優(yōu)化硅碳棒燒結助劑種類及含量
2023-04-30 13:07:33 點擊：
制備高導熱硅碳棒陶瓷時常需添加各種燒結助劑。其中，燒結助劑的種類及含量對硅碳棒陶瓷熱導率的影響較大，如A1,0:體系燒結助劑中的A1或O元素易固溶進硅碳棒晶格，產(chǎn)生空位和缺陷，導致聲子散射頻率增大。此外，若燒結助劑含量較低，材料難以燒結致密化，而燒結助劑含量較高將導致雜質(zhì)和缺陷增多，過量液相燒結助劑還可能抑制Si C晶粒長大，降低聲子平均自由程。因此，為制備得到高導熱硅碳棒陶瓷，需在滿足其燒結致密的前提下盡可能減少燒結助劑含量，且盡量選擇難溶于硅碳棒晶格的燒結助劑。
下表為添加不同燒結助劑時硅碳棒陶瓷的熱導率、熱擴散系數(shù)及比熱容。
對硅碳棒陶瓷進行高溫熱處理，有利于消除晶格缺陷、位錯和殘余應力，促進材料中部分非晶體向晶體的結構轉變，減弱聲子散射作用。此外，高溫熱處理可有效促進硅碳棒晶粒生長，最終提升材料的熱學性能，如硅碳棒陶瓷經(jīng)1950 0C高溫熱處理后，其熱擴散系數(shù)由83.03mm- s增加至89.50mm- s，常溫熱導率由180.94W W·K-增加至192.17W·W·K一y添加鋁、硼和碳等高導熱第二相通過添加鋁、硼和碳等單質(zhì)，可以使多孔硅碳棒陶瓷的堆積密度增加，導致孔隙率以及孔徑減小，從而提高其導熱性。高熱導率添加劑提高碳化硅陶瓷熱導率的機理可歸納為:
(1)添加劑具有超高的熱導率;
(2)添加劑具有高的電子遷移率，增加了碳化硅陶瓷基體中自由移動載流子數(shù)量;
(3)添加劑與碳化硅顆粒表面Si0。發(fā)生反應，降低硅碳棒晶格氧含量和缺陷數(shù)量，改善硅碳棒晶粒間的接觸情況，從而減少硅碳棒晶體中的聲子散射，提高碳化硅陶瓷的熱導率。zsrider.com
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