Effects of AlN on the densification and mechanical properties of pressureless-sintered SiC ceramics

In the present work, Si C ceramics was fabricated with Al N using B_4 C and C as sintering aids by a solid-state pressureless-sintered method. The effects of Al N contents on the densification, mechanical properties, phase compositions, and microstructure evolutions of as-obtained Si C ceramics were thoroughly investigated. Al N was found to promote further densification of the Si C ceramics due to its evaporation over 1800 °C,transportation, and solidification in the pores resulted from Si C grain coarsening. The highest relative density of 99.65% was achieved for Si C sample with 15.0 wt% Al N by the pressureless-sintered method at 2130 °C for 1 h in Ar atmosphere. Furthermore, the fracture mechanism for Si C ceramics containing Al N tended to transfer from single transgranular fracture mode to both transgranular fracture and intergranular fracture modes when the sample with 30.0 wt% Al N sintered at 1900 °C for 1 h in Ar. Also, Si C ceramics with 30.0 wt% Al N exhibited the highest fracture toughness of 5.23 MPa m~(1/2) when sintered at 1900 °C.     

Ti2AlN可加工陶瓷的快速制备及压痕行为研究

以TiH₂、AlN粉为原料,采用等离子体活化烧结技术制备出单相Ti₂AlN块体材料.通过对烧结过程中不同反应温度下产物的物相分析及显微结构观察,研究了Ti₂AlN的形成过程.结果表明:在700℃以下,TiH₂完成脱氢过程;当温度超过700℃后,AlN向脱氢后的Ti粉中扩散,并先后出现Ti₃Al、TiN、Ti₃AlN及TiAl等中间相;随着反应不断进行,中间相逐渐向Ti₂AlN相转变,从而在1200℃下保温5min获得了具有明显片层结构的单相Ti₂AlN陶瓷.对此单相Ti₂AlN陶瓷进行了压痕行为研究,结果表明低硬度以及压痕区内晶粒的微开裂是Ti₂AlN陶瓷具有良好可加工性的根本原因.     

Mg、Cd掺杂AlN电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理的平面波超软赝势方法（USPP）,对Mg，Cd掺杂AlN的32原子超原胞体系进行了几何结构优化，从理论上给出了掺杂和 掺杂体系的晶体结构参数.计算了掺杂AlN晶体的结合能，电子态密度，差分电荷密度，并对计算结果进行了细致的分析.计算结果表明，相对于Cd，Mg在AlN晶体中可以提供更多的空穴，有利于形成更好的p型电导.     

氮化铝薄膜对金属膜电阻器性能的影响

本文采用射频反应溅射法在电阻瓷体表面和微晶玻璃片上淀积一层具有择优取向的A1N薄膜,然后再在其上淀积金属电阻膜(80％Ni,20％Cr)或Fe-Al-Si-Cr合金粉。对电阻器进行了功率老化、高温存贮、热冲击、短时过载等可靠性试验,测量了其TCR和表面温升。由于A1N材料的优良导热和钝化特性,使具有A1N薄膜的电阻器性能得到很大提高。文中还讨论了A1N材料改善电阻器特性的微观机理。     

随机可变负载下硅塑性行为预测

用有限元法分析了在随机加的圆柱形刻痕器作用下氮化铝的行为,模拟了应力场的整个扩展过程,结果显示,主应力的方向总是处于不停的随机变化之中;而完全卸载时残余张应力的方向最终将趋向于平行于刻痕表面,残余压应力平行于表面,这将易于导致材料的分层断裂;最大塑性应变区并不在整个接触面下。     

Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的制备及其力学性能

以Al和B2O3为原料,采用高频感应加热方法制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体,然后在N2保护下1600℃热压烧结2h制备出Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷。采用XRD和SEM技术分别表征了Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉的相和形貌以及Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的相和断口形貌。采用三点弯曲法和压痕法分别测试了Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性。研究结果表明：由于室温下Al-B2O3体系的绝热温度大于1800K,因此可以采用高频感应加热方法点燃Al-B2O3体系,并制备出纯的Al2O3/AlB12/Al复合陶瓷粉体;Al2O3相和AlB12相是分别通过液-液反应机制和液-固反应机制生成;Al2O3/AlB12/AlN复相陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为549.48MPa和5.96MPa·m1/2,分别比纯Al2O3陶瓷的350MPa和4MPa·m1/2高56.99%和49%,这可能是原位反应生成的细小AlN颗粒增强增韧了Al2O3基陶瓷。     

陶瓷表面金属化Cu薄膜应力调控

利用直流磁控溅射方法在AlN陶瓷表面沉积了单层Cu薄膜,采用X射线衍射方法研究了沉积温度对薄膜应力的影响,并用有限元方法模拟不同温度下沉积的Cu薄膜中的热应力及变形分布情况.沉积的薄膜应力表现为张应力,并随沉积温度的升高先增大后减小,沉积温度为200℃左右时,薄膜应力达到最大值;在AlN表面引入过渡界面可明显地减小薄膜应力,并根据微观结构和物理性质的变化等对薄膜应力的变化进行了解释.     

Ni掺杂AlN铁磁性的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)的总体能量的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),对Ni掺杂AlN32原子超原胞体系分别进行了几何结构优化,计算和分析了Ni掺杂AlN的结构、能带、电子态密度、集居数及体系总能.结果表明,Ni掺杂AlN会产生自旋极化,能带结构显示6.25%Ni掺杂AlN呈现半金属性质,有铁磁性,铁磁性可以用Ni和相邻的N之间的p-d杂化机制来解释.Ni掺杂的AlN应该是一种有应用前景的稀磁半导体DMS.     

AlN水基注凝成型浆料的流变性能

以低聚磷酸酯盐H3204为分散剂、Y2O3为烧结助剂,制备高固含量的AlN注凝成型浆料。考察pH、分散剂添加量、固含量对AlN水基注凝成型浆料流变性能的影响。结果表明:当浆料的pH为8.5,分散剂质量分数为0.9%时,制备了固含量(体积分数)为50.8%的AlN水基注凝成型浆料。浆料具有较好的流动性,适于注凝成型。     

AlN/GaN分布布拉格反射器反射率的研究

从理论上推导出分布布拉格反射器(DBR)反射率的计算公式,分析了GaN基材料DBR反射率与单层膜折射率、多层膜的对数、单层膜的厚度等的关系,发现20对AlN／GaN构成的1／4波长。DBR的反射率在中心波长410nm下达到了0．9995,分析了DBR反射率随单层厚度波动的影响,并发现随着正偏差的增大,最大反射率对应的波长增大．相同对数AlN／GaN多层膜的反射率比MGaN／GaN多层膜的反射率大,因此,AlN／GaN比AlGaN／GaN更适合做反射器。