高性能氮化铝材料及其精密制备技术
【研究目的】
氮化铝具有高导热(理论热导率为320 W·m-1·K-1)、绝缘、低膨胀、无毒等一系列优异性能,在半导体和国防等高技术功率器件中不可替代。然而此前高品质氮化铝粉体长期被日本德山公司垄断,占据全球80%以上的市场,我们受制于人。并且氮化铝的硬度高,脆性大,加工性能差,采用传统工艺难以加工复杂形状零部件。这两个问题限制了氮化铝的发展和应用。开发高性能氮化铝粉体材料及其精密制造技术,具有重要的理论意义与应用价值。
【技术创新】
本团队开发了高活性氮化铝前驱体溶液燃烧合成新方法,并建立了高导热氮化铝制品粉末注射成形系统技术。经中国有色工业协会组织专家评价:该成果创新性强,属于重要的军民两用技术,整体技术达到国际先进水平,其中以复杂形状构件注射成形等为代表的工艺技术达到国际领先水平。主要技术创新点:
(1)建立了高导热氮化铝制品粉末注射成形系统技术,解决了由于氮化铝硬度高、脆性大而造成的复杂形状制品难加工的问题,实现了微型和复杂形状高导热氮化铝制品的精密制造;
(2)开发了高活性氮化铝前驱体溶液燃烧合成新方法,在此基础上制备出分散性好、烧结活性高的近球形微细粉体,满足了微型氮化铝制品注射成形对原料粉末的要求;
(3)发展了氮化铝的烧结致密化、组织与性能调控理论和工艺,解决了多孔注射成形坯体致密化难的问题,并利用新型粘结剂残碳“脱氧”功能,净化氮化铝晶格,实现组织与性能精确调控,粉末注射成形氮化铝的热导率达到248 W·m-1·K-1,居世界最好水平。
所开发的氮化铝粉体和部分氮化铝产品
【知识产权】
发表相关研究论文30余篇;
授权国家发明专利20余项;
获国家技术发明二等奖、中国有色金属工业技术发明一等奖。
【应用行业领域】
在高功率半导体器件、新能源汽车、国防军工等应用。
【成果应用情况】
开发的高品质氮化铝粉体制备技术在厦门实现落地转化,已建成600吨/年粉体生产线。