因素提高aÿ-si3n4陶瓷的热导率(审查)

浩二Watari清Hirao曼努埃尔·e·布里托,Motohiro Toriyama和Kozo Ishizaki

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AZojomo (ISSN 1833 - 122 x) 2006年1月2日

主题

文摘

关键字

介绍

固有的热导率

如果热导率数据₃N₄陶瓷

密度的影响和β-phase内容

影响烧结技术

影响烧结的援助

烧结温度的影响

生粉的质量

晶粒取向的影响

非凡的因素增加导热系数

β-Si导热系数数据₃N₄谷物

β-Si热传导机制₃N₄陶瓷

控制因素对电导率

晶体缺陷在β-Si₃N₄谷物

β-Si热传导机制₃N₄陶瓷

控制因素对电导率

晶体缺陷在β-Si₃N₄谷物

声子平均自由程

晶粒尺寸

热各向异性

Y₂O₃添加剂

结论

确认

引用

详细联系方式

文摘

研究处理β-Si₃N₄陶瓷及其导热系数进行了综述。经验β-Si的热导率₃N₄陶瓷已报告的范围在10到162 Wm¹K¹在室温下,大大影响工艺参数如纯洁的生粉,烧结艾滋病的类型和数量,形成以及烧结条件。高的热导率值大于150 Wm¹K¹已经被完全致密化,实现Y₂O₃此外,形成以及大细长β-grains的对齐。实验观测和理论计算阐明β-Si晶体缺陷的类型和数量₃N₄谷物以及晶粒取向显著因素确定烧结Si的导热系数₃N₄陶瓷。

关键字

氮化硅、热导率、晶体缺陷、烧结,烧结援助

介绍

如果₃N₄本质上是强大的,因为如果和N之间的共价化学键。有两个同构的Si形式₃N₄,也就是说,α如果₃N₄和β-Si₃N₄[1],一个包含罪恶的晶体结构₄四面体形成corner-shared三维网络的特点(001)平面六角结构。飞机不同的叠加α和β结构,ABCDα如果₃N₄并在β-Si AB或CD₃N₄[1]。

β-Si₃N₄陶瓷目前在工程应用中使用。α如果₃N₄陶瓷是不稳定,转换为稳定的β-Si₃N₄在高温下。此外,棒状β-Si₃N₄谷物、粘合在一起,相互促进形成通过玻璃通过烧结阶段作为第二阶段。这使得β-Si₃N₄难以断裂[2]。因此,β-Si₃N₄陶瓷一直强烈支持相比α如果₃N₄。研究处理,β-Si的微观结构和力学性能₃N₄陶瓷一直积极开展二十多年。近年来,研究提高断裂韧性和强度通过自我强化的概念并引入nm-sizedβ-Si₃N₄已经收到越来越多的关注。非常高的强度(大于1.5 MPa)陶瓷(3、4),高断裂韧性(超过10 MPam^0.5)陶瓷[5]和高断裂韧性高强度陶瓷[6]开发了通过控制大小,形状和定位杆像β-Si₃N₄谷物。

β-Si的热导率是一个重要的物理性质₃N₄陶瓷,并确定组件的可靠性和性能在许多工业应用中,由于热导率强烈影响散热的速度。对于汽车发动机,低导热系数为隔热组件需要减少燃料消耗,而高导电性需要冷却组件具有良好的抗热震性能。在这次审查中,我们总结了β-Si的热导率的结果₃N₄陶瓷在不同条件下获得的。

固有的热导率

进行了广泛的调查和评价high-thermal-conductivity非金属固体在1960年至1985年之间,并系统地总结了松弛等。[7]。导热系数的测量表明,自然和人造金刚石,立方BN,原文如此,同天,BP、AlN和Si high-thermal-conductive固体的值大于100 Wm¹K¹在室温下。其中,许多研究电导率钻石和正在积极开展。杂质如钻石的氮原子和氧原子在其热导率有显著影响。之间的关系实验热导率和杂质浓度的高纯度非金属固体表明内在钻石的热导率在室温和2000和319 Wm¹K¹分别为(见表1)[7,8]。另一方面,内在价值对于原文如此,同天,BP和Si估计这些单一的导电率的温度依赖性的水晶和陶瓷,据报道,490年,370年、360年和156年Wm¹K¹分别[7]。

内在的导热系数(κ_内在非金属固体的温度范围T≥θ_D,在那里θ_D是德拜温度,可以由以下方程描述[8]:

κ_内在= BMδθ_D³/ (Tγ²)(1)

在哪里B是一个常数,米原子在晶体的平均质量,δ³的平均体积被一个原子晶体,T绝对温度和γ格吕奈森的常数[7]。松弛发现之间的比例关系的内在电导率非金属固体杂质浓度和价值的计算Mδθ_D³在300 K,并预言内在价值在室温BN和氮化镓的760和130 Wm¹K¹分别[7]。表1显示的值κ_内在,θ_D,米,δ、γ和Mδθ_D³high-thermal-conductive固体。结果表明,材料更高的德拜温度,较低的原子质量,和一个更欧洲杯足球竞彩简单的晶体结构有较高的固有热导率[7]。

有趣的是比较的值θ_D,米,δ和γhigh-thermal-conductivity非金属固体和Si₃N₄。β-Si的值₃N₄是θ_D= 1100 k [10],米= 20.0克,δ= 0.218 nm [11]γ= 0.72[11],如表1所示。这些值几乎相等的SiC:θ_D= 1080 K,米= 20.1克,δ= 0.218 nm和γ= 0.76 [7],AlN:θ_D= 950 K,米= 20.5克,δ= 0.218 nm和γ= 0.77 [8]。结果意味着β-Si₃N₄满足的条件高的热导率。

Watari等人估计β-Si的内在导电率的上限₃N₄通过使用内在导电率之间的比例关系和Mδθ的价值_D³400 Wm¹K¹在室温下[12]。自己和快脚强调,原文如此,β-Si₃N₄几乎是相同的,除了原子的数目(n)在每一个原始细胞,和报道,预测~ 200 Wm是内在价值¹K¹为n= 14 ~ 320 Wm¹K¹为n= 7 [13]。β-Si的导热系数的测量₃N₄谷物表示值180 Wm¹K¹在室温下[14]。

T对应的电导率Si的数据₃N₄陶瓷

密度的影响和β-phase内容

有许多报道的导热系数β如果₃N₄自1976年以来,陶瓷[15-28]。代表数据表2总结了室温值。不同的电导率的温度依赖性β如果₃N₄陶瓷[28]10日,16日,24日也如图1所示。

图1所示。不同的电导率的温度依赖性β如果₃N₄陶瓷

在室温下的值在10 - 162 Wm¹K¹的范围内。室温电导率和温度依赖性的电导率明显受到体积密度的影响,β-phase内容和工艺参数。图2显示了在室温下导电率之间的关系和相对密度不同β如果₃N₄陶瓷。

图2。室温电导率之间的关系和相对密度不同β如果₃N₄陶瓷

从获得的数据引用(16、19、22)。电导率的相对密度增加标本的增加,然而在15到120 Wm¹K¹完全取决于类型的烧结辅助强化样本。β-phase内容也会影响烧结材料的电导率,如图3所示。欧洲杯足球竞彩

图3。Si的导热系数₃N₄陶瓷作为β-Si的函数₃N₄内容。β-Si的数量₃N₄,β-Si₃N₄/ (α如果₃N₄+β-Si₃N₄),通过比较计算x射线衍射峰α如果₃N₄(210),(201)

虽然导电性增加随着β-phase内容的增加,电导率的变化强烈影响烧结援助的类型。相对密度的变化和β-phase烧结材料的内容将工艺参数的差异。欧洲杯足球竞彩在下一节中,工艺参数对β-Si的电导率的影响₃N₄陶瓷进行了总结。

表1。内在的导热系数的值(κ_内在)、德拜温度(θ_D),平均质量(米),平均体积被一个原子(δ³)、格吕奈森常数(γ),米δθ_D³high-thermal-conductivity非金属材料欧洲杯足球竞彩_。从引用(7 - 11)获得的数据。

表2:数据在室温导热β-Si代表₃N₄陶瓷。

标本reaction-bond烧结获得的相对密度为85%,而其他标本达到全致密化。的β-phase内容的所有标本是100年%。

影响烧结技术

烧结技术,如reaction-bond烧结[18],高压烧结[16],capsuled-HIPing(10、19),气压烧结[20],和超高温度臀部[24]曾获得β-Si₃N₄陶瓷。Reaction-bond烧结,金属硅反应与N₂或NH₃形成硅₃N₄,是一个具有成本效益的方法。然而,在这种情况下,强化材料是很难获得,相对密度通常是不到85% 欧洲杯足球竞彩[18]。出于这个原因,reaction-bond烧结Si的电导率₃N₄只有17岁Wm¹K¹,远远低于其他方法获得的标本的[18]。高压烧结,标本触发下一立方砧装置的机械压力高,可以产生完全强化β-Si₃N₄有和没有烧结艾滋病。Tsukuma等人已经成功地产生了一种密集β-Si₃N₄通过高压烧结没有烧结在1900°C下3 GPa艾滋病。在室温下的电导率是30 Wm¹K¹,几乎是等于一个高压烧结材料,分别以[16]。

Capsuled-HIP过程是一个产生强化陶瓷的方法装入胶囊一个绿色的身体在一个玻璃容器,紧随其后的是发射的高气体压力下以相对较低的烧结温度大于50 MPa相比其他烧结技术。

密集β-Si的室温电导率₃N₄通过在1750°C capsuled-HIPing 1 h 18 Wm¹K¹6摩尔%₂O₃另外,和72 Wm¹K¹6摩尔% Y₂O₃[19]。

气压烧结,高N₂压力允许更高的燃烧温度没有如果的热分解₃N₄,此外,高形成的大型杆像谷物[29]。这个好处发展高导热系数。气压烧结β-Si₃N₄值80 Wm¹K¹成功的发射在1900°C李et al。[20]。不管等人获得了β-Si₃N₄陶瓷的重要价值120 Wm¹K¹气压烧结在2000°C 4 h Y掺杂物为0.5摩尔%₂O₃和0.5 mol % Nd₂O₃(21、22)。

超高温度臀部的发射过程由温度高于2000°C下气体压力高于100 MPa。Watari等人产生了β-Si₃N₄陶瓷髋部在2400°C下2 h N₂气体压力的200 MPa,报道,107 Wm试样的电导率¹K¹在室温(28、30)。这种材料的电导率在4到1100 K[28]也呈现在图1。的高导电性在室温下155 Wm¹K¹是通过臀部tape-castedβ-Si吗₃N₄在2500°C N₂气体压力200 MPa,沿着tape-casting方向[24]。

效果年代的烧结援助

类型和数量的艾滋病强烈影响烧结致密化和Si的导热系数₃N₄。它已经被普遍接受,艾滋病与二氧化硅表面硅反应₃N₄粒欧洲杯猜球平台子形成共晶液相烧结过程中,促进了致密化。然而最近,它已经表明,硅的表面₃N₄不包括石英阶段[31-35]。比简单的SiO反应可能是更复杂的₂涉及到一个。因为毛孔烧结体内的存在大大降低了热导率如图2所示,毛孔清除和致密化是很重要的。许多研究已经找到执行一个适当的援助,和单一的艾尔₂O₃分别,Y₂O₃和稀土氧化物,并发添加这些烧结添加剂已报告是有用的如果₃N₄[36]。

β-的热导率如果₃N₄各种烧结艾滋病等Y₂O₃,艾尔₂O₃,分别以和Nd₂O₃如表2所示。对于单身的Y₂O₃、高的热导率总是获得。的室温电导率是72 Wm-1K-1 capsuled-HIPing 6摩尔%Y₂O₃除了[19],107 Wm-1K-1超高温度臀部3.5质量%Y₂O₃除了(28、30)。非常高的电导率,155 Wm-1K-1 tape-casting方向,得到变形β- - - - - -如果₃N₄与Y₂O₃[24]。另一方面,的导电性β- - - - - -如果₃N₄陶瓷是29 Wm-1K-1分别添加[16]和18 Wm-1K-1艾尔₂O₃[19]。

几个报告并发增加的影响也已出版。Watari等人寻求援助的影响比电导率的capsuled-HIPed标本固定数量的Y₂O₃和艾尔₂O₃添加剂,发现增加的电导率下降艾尔₂O₃内容[19],如图4所示。援助总额的影响进行调查的内容不管et al . [22]。使用他们的结果,数据重组给烧结艾滋病和烧结温度的影响如图5所示。电导率是影响艾滋病的总量,以及电导率最高总额时实现Y₂O₃nd₂O₃和Y₂O₃状态”₂O₃系统是1摩尔% [22]。

导电率的温度依赖性的多种模式根据添加剂的类型(图观察保证1)。强烈依赖于温度是单一的发现Y₂O₃10日,24日,28日。弱的温度依赖性是观察单一的采用[16]或基地₂O₃[10],并发添加的Y₂O₃- - - - - -艾尔₂O₃[10],没有任何添加[16]。

烧结温度的影响

电导率和烧结温度之间的关系也在图4和图5所示。至于单身的Y₂O₃(见图4)和并发的Y₂O₃和Nd₂O₃(参见图5 (a)),显著增加的电导率随着温度显示。另一方面,在的情况下Y₂O₃- - - - - -艾尔₂O₃添加剂、烧成温度依赖的电导率是影响很大数量的添加剂。导电率的温度依赖性强,使用少量的添加剂时,大量的添加剂使用时不显著。

图5。援助总额的影响内容和烧成温度β-Si的导热系数₃N₄陶瓷。1700年4 h的标本被解雇°C和1800°在1 MPa N C₂气体,在1900°在10 MPa C N₂气体,享年2000岁°在100 MPa N C₂气体。的比例添加剂(Y₂O₃:Nd₂O₃和Y₂O₃:半岛₂O₃在摩尔)是1:1。

质量原始粉末的

生粉的类型也会影响电导率。检测到杂质原始粉末的氧、碳、铁、钙、铝、氟和氯(37、38)。原始粉末的氧浓度通常相当于0.5 - 3质量%。β-Si Watari等人首先报道₃N₄欧洲杯足球竞彩材料从原料获得α如果₃N₄粉末氧含量较低的高导电性[10]。碳杂质在原始粉末和烧结的标本应该也考虑在内,因为浓度通常从100年到10000 ppm(质量)。关于碳杂质的影响研究表明,碳含量的几千ppm结果轻微下降的导率大约3 Wm¹K¹[39]。商用生粉总是含有金属杂质,但是金属和金属氧化物杂质的影响电导率还没有被调查。

图6。β-Si的热导率和平均粒径之间的关系₃N₄陶瓷。所有的样品都完全密实。晶粒尺寸的变化是由退火在不同烧结温度下高N₂200 MPa的气体压力。平均粒径是决定抛光的照片和蚀刻表面使用线性截距法。

效果晶粒取向的年代

自从β-Si₃N₄粮食有内在联形状,各向异性的微观结构是烧结β-Si发达₃N₄通过选定的形成过程(6,24日27)。图7 (a)和(b)的微观结构无向面向[28]和[24]β-Si₃N₄分别陶瓷。图7 (a)的样本获得的臀部在2500°C,和图7 (b)的样品是通过与β-Si tape-casting生产₃N₄单晶颗粒作为种子,随后髋关节在2欧洲杯猜球平台500°C。无向标本的微观结构由大型细长颗粒直径~ 8μm和~ 60μm长,和小颗粒的大小~ 3μm。这种材料的导电率是110 Wm¹K¹在室温下[28]。tape-casted和臀部标本展览一个高度各向异性的微观结构与超大细长粒~ 10μm直径和长~ 100μm高度面向tape-casting方向,和小颗粒位于非常大的颗粒之间的空隙。

图7。抛光表面的微观结构(a)超高温度臀部标本质量% 3.5 Y₂O₃添加剂,(b) tape-casted和超高温度臀部标本5质量% Y₂O₃添加剂和5卷%β-Si₃N₄单晶颗粒。欧洲杯猜球平台标本被在2500°C下2 h N₂200 MPa的气体压力。超高温度臀部标本的抛光表面化学蚀刻,和tape-casted plasma-etched超高温度臀部标本。超高的热导率在室温温度臀部标本是110 Wm¹K¹的热导率tape-casted和超高温度臀部标本155和52 Wm¹K¹分别在tape-casting sheet-stacking方向。

tape-casted和臀部标本的导率是不同的根据铸造方向,155和52 Wm¹K¹分别在tape-casting sheet-stacking方向[24]。

与种子颗粒挤压也产生了高度各向异性的微观结欧洲杯猜球平台构和各向异性导率。Akimune等人伪造一个挤压和烧结β-Si₃N₄导率的162和85 Wm¹K¹分别在纵向和横向挤压方向[27]。晶粒取向对电导率的影响应该彻底调查。

非凡的因素增加导热系数

标本体积密度高、β步的内容,大谷物和强烈的各向异性的微观结构有很高的热导率如上所述。非凡的因素总结了提高电导率的工艺参数和热导率之间的关系β如果₃N₄陶瓷,如图8所示。对于无向Si₃N₄欧洲杯足球竞彩材料的热导率高达80 Wm¹K¹在室温条件下完全致密化和相变α来β与Y₂O₃(19、20)。进一步增加的电导率是通过异常晶粒生长,和它的电导率达到一个值120 Wm¹K¹(28日,21日,22日,30)。形成和定位非常大β谷物是相当有效的增加电导率。高度面向β如果₃N₄陶瓷呈现高的热导率155到162 Wm¹K¹在一定方向(24日27)。因此,高导热系数是致密化的重要因素,相变,Y的兴奋剂₂O₃,经济增长以及对齐的β如果₃N₄谷物。

图8。非凡的因素所示横坐标,增加硅的热导率₃N₄陶瓷。

热导率数据β的如果₃N₄谷物

因为它很难合成β-Si足够大₃N₄单晶常规热导电测量,李等人使用thermoreflectanceβ-Si显微镜测量热导率₃N₄单晶,细长的谷物(平均直径:17μm长度:100μm)陶瓷材料[14]。热反射计是一种技术,它依赖于当地的反射系数的变化与温度变化在激烈的样本[40]。测量结果表明,热流沿着β-Si c-axis更有意义₃N₄谷物,这意味着热颗粒的各向异性。校长获得的热扩散系数分别为0.84和0.32厘米²年代¹分别沿c-axis和轴。相应的热导率,β-Si密度和比热的计算₃N₄和实验热扩散率,180年和69年Wm¹K¹分别沿c -和轴[14]。

热传导机制啊fβsi₃N₄陶瓷

重要的是讨论重要因素控制电导率。图9显示可能的β-Si热传导模型₃N₄陶瓷,当晶界数量和缺陷密度在谷物是多种多样的。与大量的陶瓷玻璃相,热导率是由玻璃相的体积(我),因为SiO的导热系数₂的玻璃晶界相很低(1 Wm¹K¹)。包含少量的晶界相的陶瓷和谷物用很少的晶体缺陷,热导率是由声子-晶界散射(例2)。另一方面,含有少量的玻璃陶瓷阶段和谷物与大量的晶体缺陷,其导热系数影响很大是因为数量的晶体缺陷(III)。常规β-Si晶界相的数量₃N₄陶瓷小于10卷%[25],建议尽可能的情况下II和III传统Si的热传导模型₃N₄陶瓷。

为了了解谷物、晶体缺陷的密度比较是显著的差异的内在电导率和实验电导率谷物。导热系数的一个非常大的细长β-Si报道₃N₄粮食是180 Wm¹K¹沿着c-axis [14]。这个值是56%预测内在电导率(320 Wm¹K¹)β-Si₃N₄,表明大量的晶体缺陷的谷物。因此,最近开发的β-Si热传导机制₃N₄陶瓷接近(III)模型。

Kitayama等人在他们的论文中提出β-Si的导热系数₃N₄谷物是180 Wm¹K¹[41]。不管等人并没有考虑β-Si的热导率₃N₄与不同大小颗粒,只集中在晶粒生长[21]。因此,他们得出的结论是,晶界和晶粒尺寸的厚度(two-grain连接数)是重要的因素决定电导率。但是,晶粒大小不影响强烈的电导率范围广泛,如图6所示。例如,标本的导率与平均晶粒尺寸6和11所示μm 3 mol % Y₂O₃而且几乎是相等的。的情况₂O₃和艾尔₂O₃可能是₂O₃导率的增加,没有变化观察到随着晶粒尺寸。另一方面,由于总援助内容决定晶界相的厚度,较低的烧结援助获得的更高的导热系数。然而,标本的导率为0.5摩尔%添加剂在Y₂O₃nd₂O₃和Y₂O₃状态”₂O₃系统低于标本1摩尔%添加剂,如图5所示。从这些实验结果认为,β-Si热传导₃N₄量较低的陶瓷烧结添加剂可能不是强烈受到晶界和晶粒尺寸的厚度。

控制因素的导电率

水晶缺陷为β-Si₃N₄谷物

从上面的讨论,到β-Si晶体缺陷₃N₄谷物是导电率的重要因素之一。一些报告关于混乱到Si₃N₄谷物已经出版(42-46)。布里托等人观察到的微观结构β-grains试样的室温电导率120 Wm¹K¹,发现内部的混乱和强大的压力之下谷物(43、44)。

固溶体也可能影响电导率。两种可能的流程提出了形成固溶体。一个取决于烧结艾滋病的类型。添加铝₂O₃结果如果₃N₄固溶体(SIALON) [47、48]。在硅铝和氧₃N₄是置换晶体中的杂质。氧取代氮、硅和铝取代。在这种情况下,质量差异和空缺在晶格中形成,它们充当声子散射网站[19]。因此,铝的导电性₂O₃再版β-Si₃N₄陶瓷一直是低,小于30 Wm-1K-1 [19]。其他可能的过程是由于solution-reprecipitation液相烧结的过程。不管等人观察β-Si的内部结构₃N₄谷物在陶瓷Y₂0₃nd₂O₃添加剂不形成固体的解决方案,发现非晶5纳米的颗粒大小,和水晶Y-Nd-apatite ((Y, Nd)欧洲杯猜球平台₁₀如果₆O₂₄N₂)的颗欧洲杯猜球平台粒直径10 ~ 30 nm在Si₃N₄谷物,大概的沉淀中形成冷却Y-Nd-SiO-N [49]。除了上面描述的晶体缺陷,改变β-Si的晶体结构被观察到₃N₄谷物,虽然温度超高的标本被解雇。宗像等人退火β-Si₃N₄谷物解雇2200°C条件下和30 MPa N₂和观察到的存在αβ-Si类型结构₃N₄通过透射电子显微镜[46]谷物。点缺陷(25 30)可能是重要的。最近,Kitayama等人已经成功地测量β- Si中的氧含量₃N₄晶格的热气体提取方法,发现β-Si₃N₄氧含量为0.158 -0.258%取决于添加剂成分[50]。此外,他们应用电子自旋共振(ESR)测定β-Si空缺职位的数量₃N₄谷物,发现氮空缺,与溶解氧原子[51]。

声子平均自由程

对于β-Si等非金属固体₃N₄、传热是由声子传输。导热系数实验(κ)是由:

κ=C x Vλ/ 3(2)

其中C是热容,V群速度和λ声子平均自由程[52]。这里,声子的平均自由程β-grain值180 Wm¹K¹[14]计算用方程(2)报道的群速度和热容值10,19岁,和估计~ 36海里。长度远小于颗粒大小,和比β-Si大得多₃N₄将轴和c-axis晶格参数(分别为0.761和0.291 nm)。计算距离,因此,认为对应晶体缺陷的时间间隔,即点缺陷和混乱。作者一直在集中他们的注意点缺陷,因为点缺陷的数量在谷物比混乱的数量大得多。在点缺陷的类型,溶解氧原子成β-Si发现了₃N₄谷物如上所述。这可能是一个重要因素影响导电性。理解内部缺陷和热导率定量之间的关系,必须进行更进一步的作品关注微观结构表征的谷物和精确的化学分析的杂质颗粒。

粮食大小

根据前一节,晶粒尺寸不影响β-Si的电导率₃N₄然而陶瓷、晶体缺陷的类型和密度颗粒决定电导率。特别是,艾尔₂O₃另外,因为阿尔₂O₃生产硅₃N₄固溶体,所以粒径对电导率没有观察到的影响如图6所示。另一方面,Y₂O₃再版标本展示电导率随着晶粒尺寸的增加。布里托等人观察内部结构的β-grains Y₂O₃122 Wm再版试样的电导率¹K¹,发现小颗粒缺陷密度较高,表明热导率较小的颗粒较低。由于这个原因,在Y₂O₃此外,晶粒生长产生高导电性。所以,增加导热系数随着Y的晶粒尺寸₂O₃除了不是由于晶粒尺寸的增加,但由于切除晶体缺陷。

热各向异性

各向异性导热β-Si₃N₄陶瓷应该注意。Hirao et al。[23], Watari et al。[24], Akimune[27]发现热面向高硅的各向异性₃N₄,他们提到β-grain取向方向显示更高的电导率比其他方向。另一方面,李等人建立的电导率沿着c-axisβ-Si₃N₄大约3倍的导电性将轴[14]。因此,它被认为是面向各向异性电导率高β-Si₃N₄与内在密切相关,各向异性电导率β-Si吗₃N₄根据晶体轴谷物。因此,β-Si取向和长宽比₃N₄谷物是影响导电率的关键因素。

Y₂O₃添加剂

显微结构的观察表明,Y₂O₃添加剂是本地化作为yttrium-silicon氮氧化物水晶或玻璃相triple-grain连接或晶间玻璃膜[53、54]。没有β-Si的晶格参数的显著变化₃N₄已经观察到当Y₂O₃添加剂是[48]。此外,yttrium-silicon氮氧化物,提供数量可观的过渡和碱杂质元素包含在原始粉末为晶界阶段,和最小化可溶性杂质颗粒[54]。因此,除了这个援助不会产生点缺陷如空缺,间隙原子,原子置换和固体的解决方案,并增加β-Si的导热系数₃N₄陶瓷。

结论

实验观测和理论计算表明,晶体缺陷的数量和类型在谷物以及热各向异性电导率的因素非常重要β-Si₃N₄陶瓷。去除颗粒的晶体缺陷β-Si增加导热系数的一个重要因素₃N₄陶瓷,是通过使用高纯度粉末,选择有效的烧结艾滋病和控制晶粒生长。增加热β-Si各向异性₃N₄在形成陶瓷也通过晶粒取向。这些工艺技术生产β-Si的组合₃N₄陶瓷的热导率高于150 Wm¹K¹在室温下。

Acknowledgements

我们想感谢富山大学的教授k . Mori导热系数测量的方法和有用的讨论。谢谢也扩展到Drs。lPottier, c。李和j·p·罗杰,教授和博士d·弗尔涅Laboratoire d 'Instrumentation de因为学校皮埃尔和玛丽·居里的非常有用的当地Si的导热系数的测量₃N₄谷物和宝贵的意见。此外,作者感谢美国博士Kanzaki国家先进工业科学技术和m . Kitayama博士协同陶瓷实验室,精细陶瓷研究协会(目前,福冈理工学院),为有价值的评论和讨论这项工作。欧洲杯线上买球

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