氮化鋁-碳納米管復(fù)相陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、隨著大功率微波管的工作頻率由厘米波（X及更低頻率波段）逐漸進(jìn)入到毫米波范圍（Ka及更高頻率波段），頻率和溫度不斷提高。吸波材料的散熱性能逐漸跟不上微波器件的發(fā)展要求，材料的導(dǎo)熱性能與吸波性能的協(xié)調(diào)已成為器件設(shè)計(jì)和制造的難點(diǎn)。
　　 本論文以碳納米管（CNTs）作為微波吸收劑，氮化鋁（AlN）為基體，Y2O3為燒結(jié)助劑，采用放電等離子燒結(jié)工藝（SPS）制備AlN/CNTs微波吸收材料，運(yùn)用XRD、SEM、TEM、EDS等對(duì)陶瓷復(fù)合

2、材料的微觀結(jié)構(gòu)、組成等進(jìn)行了分析，并對(duì)其熱導(dǎo)率和吸波性能做了測(cè)試。
　　 碳納米管（CNTs）的制備已經(jīng)成熟，目前制備碳納米管在復(fù)合材料中應(yīng)用的主要問(wèn)題是碳納米管在基體中的分散以及與基體材料的相容問(wèn)題。我們用硝酸氧化法除去碳納米管中的催化劑顆粒及其它微量雜質(zhì)。采用十二烷基硫酸鈉（SDS）分散劑和超聲可以得到穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)的碳納米管懸浮溶液。在此基礎(chǔ)上，利用可控的醇鹽水解和后續(xù)氮化工藝，制得TiN均勻、致密包覆的CNTs/TiN。包

3、覆后CNTs表面極性增強(qiáng)，顯著降低了在介質(zhì)中的分散難度。經(jīng)適當(dāng)工藝處理后，酸處理和表面改性的CNTs都可以均勻的分散在AlN基體中。
　　 SPS制備單相AlN陶瓷，AlN起始粒徑尺寸和燒結(jié)助劑添加量，對(duì)材料的顯微結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱性能有顯著影響。起始粒徑為1.3μm的AlN粉末添加3wt％Y2O3在燒結(jié)溫度1700℃，保溫時(shí)間10min的燒結(jié)工藝下，樣品相對(duì)密度可達(dá)98％以上，熱導(dǎo)率達(dá)到136W/m·k。
　　 AlN/CNT

4、s復(fù)相陶瓷在SPS的制備條件下可以快速致密，CNTs含量在1-10vol％范圍內(nèi)，致密度均達(dá)到97％以上。AlN的起始粒徑尺寸對(duì)材料的顯微結(jié)構(gòu)有顯著影響，在相同的燒結(jié)溫度下，AlN起始粒徑為納米的試樣，CNTs結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞，而起始粒徑為微米的試樣CNTs結(jié)構(gòu)被破壞。此外，材料的熱導(dǎo)率隨CNTs含量的增加而近似線性下降。根據(jù)CNTs的含量調(diào)整燒結(jié)助劑Y2O3的添加量，發(fā)現(xiàn)Y2O3添加量對(duì)AlN/CNTs復(fù)相陶瓷的熱導(dǎo)率有顯著影響，不同的C