如今高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板因其優(yōu)異的機(jī)械性能和高導(dǎo)熱性而成為下一代大功率電子器件不可缺少的元件，適用于復(fù)雜和極端環(huán)境中的應(yīng)用。在這里，我們概述了制備高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷的最新進(jìn)展。

首先，對(duì)影響氮化硅陶瓷熱導(dǎo)率的因素進(jìn)行說(shuō)明，這些包括晶格氧和晶界相，以及晶格的氧含量，這是主要的影響因素。優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度、高斷裂韌性和良好的導(dǎo)熱性使氮化硅非常適用于電力電子基板。陶瓷的特性以及對(duì)局部放電或裂紋擴(kuò)展等關(guān)鍵值的詳細(xì)比較顯示出對(duì)最終基板行為(如導(dǎo)熱性和熱循環(huán)行為)的顯著影響。

氮化硅陶瓷基板具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨和獨(dú)特的電學(xué)性能，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料之一。下面就讓小編介紹氮化硅陶瓷基板的5大應(yīng)用都有哪些?

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)

在未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)將比現(xiàn)有類型更簡(jiǎn)單，部件更少，并在更高的渦輪入口溫度和部件負(fù)載下運(yùn)行。其可靠性和部件壽命也將得到提高。渦輪材料必須在抗拉強(qiáng)度、抗蠕變性、耐高溫腐蝕、抗沖擊損傷等方面滿足要求。使用具有更好熱性能的陶瓷材料可以減少所需的冷卻空氣量并顯著提高氣體溫度。

過(guò)去大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用鎳基高溫材料，氮化硅材料在1000℃以上的溫度下比鎳基耐熱合金具有更高的強(qiáng)度、更好的蠕變強(qiáng)度和抗氧化性，并且具有較小的比重。僅為耐熱合金的40%，可以滿足未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)減重、減油的要求。

2、機(jī)械工業(yè)

氮化硅陶瓷在機(jī)械工業(yè)中可用作渦輪葉片、機(jī)械密封片、高溫軸承、高速刀具、永久模具等。傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)的很多設(shè)備都使用金屬材料。由于金屬會(huì)被腐蝕，這些設(shè)備的可靠性和使用壽命都會(huì)受到很大影響。氮化硅陶瓷材料具有優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫?zé)嵴鹦浴？稍跈C(jī)械工業(yè)領(lǐng)域替代金屬材料。

例如氮化硅可用于制造重量輕、剛性高的滾珠軸承。它比金屬軸承具有更高的精度，產(chǎn)生的熱量更少，并且可以在更高的溫度和腐蝕性介質(zhì)中運(yùn)行。氮化硅陶瓷制成的蒸汽噴嘴具有耐磨、耐熱的特點(diǎn)，在650℃的鍋爐中使用幾個(gè)月后無(wú)明顯損壞，而其他耐熱、耐腐蝕的合金鋼噴嘴只能相同條件下使用1-2個(gè)月。

3、超細(xì)磨

氮化硅陶瓷是共價(jià)化合物，其鍵合主要依靠原子間的共價(jià)鍵，制備的材料本身具有較高的硬度和耐磨性。氮化硅硬度高，僅次于金剛石、立方氮化硼等少數(shù)超硬材料，具有低摩擦系數(shù)和自潤(rùn)滑性能。在超細(xì)粉體和食品加工行業(yè)，氮化硅陶瓷磨球的性能高于傳統(tǒng)磨球，硬度更高，耐磨性更優(yōu)越。

4、陶瓷基板

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路的集成度越來(lái)越高，布線密度也越來(lái)越高。如果電子封裝基板不能及時(shí)散熱，就會(huì)在集成電路上積聚大量熱量，最終導(dǎo)致其失效和損壞。因此，氮化硅陶瓷基板導(dǎo)熱性極為重要。氮化硅陶瓷基板是綜合性能最好的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，單晶氮化硅的理論熱導(dǎo)率可達(dá)400Wm-1以上，具有成為高熱導(dǎo)率襯底的潛力，由于其優(yōu)異的機(jī)械性能和高導(dǎo)熱性能力。

5、冶金領(lǐng)域

氮化硅陶瓷材料具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的機(jī)械性能，它們可用作冶金工業(yè)中的坩堝、燃燒器、鋁電解槽內(nèi)襯等熱工設(shè)備的部件。氮化硅陶瓷具有良好的抗氧化性?？寡趸瘻囟瓤筛哌_(dá)1400℃。在1400℃以下的干燥氧化氣氛中穩(wěn)定，使用溫度可達(dá)1300℃。而氮化硅材料可用于急冷急熱的環(huán)境，因此在冶金行業(yè)也有非常廣泛的應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅