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各种陶瓷材料热学参数

时间:2024-04-22 05:24:02 作者:安博棋牌

  纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同,而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色,透明度随其 纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或 菱面体的 α -SiC 和立方体的β -SiC(称立方碳化硅)。α -SiC 由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体,已发现 70 余种。β -SiC 于 2100℃以上时转变为α -SiC。

  1. 高耐热性 3 000℃ 升华, 其强 度 1800 ℃为室 温的 2 倍 ,1500 ℃空冷 至室温 数 十次不 破裂, 在惰性 气体 中 280 0℃不 软化。 2. 高导热系数热 压制品 为 3 3W/M.K 和 纯铁一 样, 在 530 ℃以上 是陶瓷 材料中 导热最 大的材 料。 3. 低热膨胀系 数 2×10-6 的膨 胀系数 仅次于 石英玻 璃,是 陶瓷中 最小的 ,加上 其具有 高导热 ,所以 抗热震 性能很 好。 4. 优良的电性能 高温绝 缘性 好,25 ℃为 1 014Ω—C M,2 000℃ 还可达 到 10 3Ω—CM,是陶 瓷中最 好的高 温绝缘 材料, 击穿电 压 3KV/MM,低介 电损 耗 108HZ 时 为 2.5 ×10-4,介 电常数 为 4,可透微 波和红 外线. 良好的耐 腐蚀性 与一般 金属(铁、铜、铝、铅等)、 稀土金属 , 贵重多 属,半 导体材 料(锗 、硅、 砷化钾 ),玻 璃,熔 盐(水 晶石、 氟化 物、炉 渣)、 无机酸 、碱不 反应。 6. 低的摩擦系 数 u 为 0.16 ,高温 下不增 大,比 二硫化 钼,石 墨耐温 高,氧 化气氛 可用 到 900 ℃,线. 高纯度含 B 高其 杂质含 量小 于 10P PM,而 含 B 大于 4 3.6%。 8. 六方氮化硼的 用途 六 方氮化 硼可以 用于制 造 TiB2/BN 复 合陶瓷 ,还可 以用于 高级耐 火材料 和超硬 材料,水平连 轧钢的 分离环 , 用于耐高 温润滑 剂和高 温涂料 同时还 是合成 立方氮 化硼的 原料。 陶瓷的导 热系 数 k 范围 很宽, 25℃时部 分陶瓷 的导热 系数 k, 单位 [W•/(m•℃)] 陶瓷材料 —k

  致使元件中 SiO2 含量逐渐增多,电阻随之缓慢增加,为之老化。如水蒸气过多,会促进 SiC 氧化,由②式反应产生的 H2 与空气中的 O2 给合 H2O 再反应产 生恶性循环,降低寿命。氢气(H2)能使元件机械强度降低。氮气(N2)在 1200℃以下能防止 SiC 氧化 1350℃以上与 Si 发生反应,使 SiC 分解。氯气(Cl2)能使 Sic 完全分解。

  氮化铝 AIN 陶瓷结构和成份主要是以氮化铝(AIN)为主晶相的陶瓷。AIN 晶体以〔AIN4〕四面体为结构单元共价键化合物,具有纤锌矿型结构,属六方晶系。 化学组成 AI 65.81%,N 34.19%,比重 3.261g/cm3,白色或灰白色,单晶无色透明 ,常压下的升华分解温度为 2450℃ 。为一种高温耐热材料。热线胀系数( 4.0-6.0) X10(-6) /℃。多晶 AIN 热导率达 260W/(m.k),比氧化铝高 5-8 倍,所以耐热冲击好,能耐 2200℃的极热。 此外,氮化铝具有不受铝液和其它熔融金属及砷化镓侵蚀的特性,特别是对熔融铝液具有极好的耐侵蚀性。 性能:AIN 陶瓷的性能与制备工艺有关。 如热压烧结 AIN 陶瓷,其密度为 3 .2 一 3 .3g/cm3,抗弯强度 350 一 400 MPa(高强型 900 MPa),弹性模量 310 GPa, 热导率 20-30W.m(-1).K(-1),热线胀系数 5.6x10(-6)K(-1)(25℃一 400℃)。机械加工性和抗氧化性良好。

  以氧化铍 为主要 成分的 陶瓷。 纯氧化 铍(Be O)属立 方晶系 。密 度 3.03g/cm3。熔 点 2570 ℃。具 有很高 的导热 性,几 乎与紫 铜纯铝 相等 , 导热系 数 λ200-25 0W/(m.K),还有很 好的抗 热震性 。其介 电常 数 6~7 (0.1 MHz)。 介质损 耗角正 切值约 为 4 ×10-4 (0.1GHz) 。最大 缺点 是粉末有 剧毒性 ,且使接 触伤口 难于愈 合。以氧化 铍粉末 为原料 加入氧 化铝等 配料经 高温烧 结而成 。制造这 种陶瓷 需要良 好的防 护措施 。 氧化铍在 含有水 气的高 温介质 中,挥 发性会 提高, 1000 ℃开始 挥发, 并随温 度升高 挥发量 增大, 这就给 生产带 来困难 ,有些 国家已 不生 产。但制 品性能 优异, 虽价格 较高, 仍有相 当大的 需求量 。用作 大规模 集成电 路基 板,大 功率气 体激光 管,晶 体管的 散热片 外壳, 微波 输出窗和 中子减 速剂等 材料。

  应用:氮化铝耐热、耐熔融金属的侵蚀,对酸稳定,但在碱性溶液中易被侵蚀。AIN 新生表面暴露在湿空气中会反应生成极薄的氧化膜。 利用此特性,可用作 铝、铜、银、铅等金属熔炼的坩埚和烧铸模具材料。由于 AIN 陶瓷具有高导热、高绝缘性,可作为半导体的基体材料,其热阻与氧化被陶瓷相当,比氧化铝陶 瓷低很多,可用作散热片、半导体器件的绝缘热基片,提高基片材料散热能力和封装密度,可用于双列直插式封装、扁平封装。 AIN 陶瓷的金属化性能较好,可替代有毒性的氧化敏瓷在电子工业中大范围的应用。利用 AIN 陶瓷耐热耐熔体侵蚀和热震性,可制 作 GaAs 晶体坩埚、Al 蒸发皿、 磁流体发电装置及高温透平机耐蚀部件,利用其光学性能可作红外线窗口。

  氧化铍( BeO) 瓷—24 3 氮化铝( AlN)—17 5 氮化硼六 方(BN) —56.94 氧化镁( Mg O)瓷 —41.87 氧化铝( Al2O3 )96% 瓷—31.77 氧化铝( Al2O3 )99% 瓷—31.4 氮化硅( Si3N4)— 12.56 (数据引 自《电 气电子 绝缘技 术手册 》,P .482 ) 陶瓷的导 热系 数 k 大说 明导热 快, 同一品种 的陶瓷 ,如果 成瓷情 况不好 ,比如 没完全 瓷化( 俗称欠 火), 内部结 构松 散,其 导热系 数 k 会 下降。 所以那 句话单 独地看 与陶 瓷的理化 理论不 符。