Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumnitridkeramik
Aluminiumnitrid (AlN) ist ein nichtoxidisches Keramikmaterial, das hauptsächlich aus Stickstoff und Aluminium besteht. Es handelt sich um ein festes Aluminiumnitrid mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit von über 170 W/mK und hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften. Typischerweise durch Pulversintern oder Heißpressverfahren hergestellt.
1、Eigenschaften vonAluminiumnitrid-Keramik:
Aluminiumnitridkeramik verfügt als neuartiger Keramikwerkstoff mit hervorragender Gesamtleistung über zahlreiche herausragende Eigenschaften:
(1) Hohe Wärmeleitfähigkeit
Mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 170 W/mK, vergleichbar mit Berylliumoxid (BeO) und Siliziumkarbid (SiC).
(2) Ähnliche Wärmeausdehnung wie Silizium
Aluminiumnitrid hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,510^-6℃, ähnlich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Silizium (3,5-410^-6℃).
(3) Hervorragende dielektrische Leistung – Volumenwiderstand, Dielektrizitätskonstante, dielektrischer Verlust und dielektrische Festigkeit
Zu den elektrischen Eigenschaften von Aluminiumnitrid gehören Dielektrizitätskonstante, dielektrischer Verlust, spezifischer Durchgangswiderstand und Durchschlagsfestigkeit, was es zu einem hervorragenden Isoliermaterial macht.
(4) Gute mechanische Eigenschaften
Im Vergleich zu Keramik aus Aluminiumoxid (Al2O3) und Berylliumoxid (BeO) weist es eine höhere Biegefestigkeit auf.
(5) Transparente Eigenschaften
Mit einer saphirähnlichen Kristallstruktur besitzt Aluminiumnitrid eine gute Transparenz.
(6) Ungiftig
Im Gegensatz zu Berylliumoxid (BeO) ist Aluminiumnitrid ungiftig.
2、Anwendungen von Aluminiumnitrid-Keramik:
(1) Substratmaterial für elektronische Verpackungen
Ein hoher spezifischer Widerstand, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Dielektrizitätskonstante sind grundlegende Anforderungen an Substrate für elektronische Verpackungen. Aluminiumnitridkeramik gilt aufgrund ihrer hervorragenden Isolierung, chemischen Stabilität, hohen Wärmeleitfähigkeit und guten Hochfrequenzeigenschaften als ideale Substratmaterialien.
(2) Transparente Keramikmaterialien
Reine Aluminiumnitridkeramiken sind farblose, transparente Kristalle mit hervorragenden optischen Eigenschaften, die sich zur Herstellung von Hochtemperatur-Infrarotfenstern und hitzebeständigen Beschichtungen für elektronische optische Geräte eignen und daher in der Militärindustrie Anwendung finden.
(3)Materialien in der mechanischen Industrie
Aufgrund ihrer hohen Härte und Hochtemperaturfestigkeit können Aluminiumnitridkeramiken für Schneidwerkzeuge, Schleifscheiben, Ziehsteine, Werkzeugmaterialien und Rohstoffe für Metallkeramikmaterialien verwendet werden. Sie weisen außerdem eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf und eignen sich für verschleißfeste Teile.
(4)Hitzebeständige Materialien
Aufgrund seiner Eigenschaften wie der Nichtbenetzbarkeit mit Metallen wie Aluminium und Kalzium kann Aluminiumnitrid in Tiegeln, Schutzrohren und Gussformen verwendet werden. Es kann auch in Tauchschutzrohren für Thermoelemente eingesetzt werden, da es nicht an geschmolzenem Metall haftet und einen kontinuierlichen Einsatz über 3000 Stunden bei Temperaturen zwischen 800 und 1000 °C ohne Korrosion ermöglicht.
Darüber hinaus kann der Ersatz von Glas durch Aluminiumnitrid-Tiegel für die Synthese von Galliumarsenid-Halbleitern Siliziumverunreinigungen beseitigen, was zu hochreinem Galliumarsenid führt.
(5) Hitzeschock- und Wärmeaustauschmaterialien
Aluminiumnitrid-Keramik wird weniger von Temperaturschwankungen beeinflusst und verfügt über eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit und niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten, was sie zu hervorragenden Materialien für Hitzeschock- und Wärmeaustauschanwendungen, beispielsweise in Gasturbinenwärmetauschern, macht.
Aluminiumnitrid-Keramikmaterialien haben breite Anwendungsaussichten und umfangreiche potenzielle Märkte in verschiedenen Bereichen wie Elektronik, elektrische Energie, Lokomotiven, Luft- und Raumfahrt, Verteidigungs- und Militärindustrie, Telekommunikation und zahlreichen Industriesektoren. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Innovation in der Technologie werden Aluminiumnitridkeramiken ihre Anwendungen und Entwicklungen in verschiedenen Bereichen weiter ausbauen.
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