熱伝導傾斜機能をもつ窒化アルミニウムの製造と特性に関する基礎研究

梯度导热氮化铝的制备及性能基础研究

• 批准号: 04205051
• 负责人: 米屋 勝利
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04205051/
• 关键词: 窒化アルミニウム; 希土類酸化物; イットリア; シリカ; ポリタイポイド; 相反応; 熱土導率; 熱膨張係数

AlN系材料内に熱伝導率に異方性をもたせた新材料を創製することの可能性を明らかにすることを目的とし,本年度は高熱伝導性AlNと低熱伝導率のAlN系ポリタイポイド(AlN^<(P)>)を用いて,両者接合カップルの界面での相反応を調べた.AlN^<(P)>としてはAlN-SiO_2-Y_2O_3系の他に,AlN-Al_2O_3-Y_2O_3系についても検討した.しかし,後者の系からAlN^<(P)>を生成するためにはかなり多くのAl_2O_3を必要とすることが判明したので,SiO_2添加系からのAlN^<(P)>を使用した.AlN-Y_2O_3系から熱伝導率がそれぞれ70,170,220,260W/mkの値をもつ各種焼結体を作製した.AlN^<(P)>としては27R-AlNを使用した.AlNとAlN^<(P)>の各接合カップルの作製は1800℃,10分間のホッとプレスによって行った.ついで同温度で熱処理を行い接合界面での反応挙動を解析した.AlNとAlN^<(P)>の接合性は,AlN側の熱伝導率と密接な関係があり,高熱伝導率の試料ではAlN^<(P)>との相反応はほとんど認められず,従って260,220W/mkのAlNでは接合が困難であった.このことはAlN自体はAl-Y-Si-O-N系の高温液相との親和性が悪く,接合性の良否はAlN中に存在する不純物酸素や粒界相に直接依存していることを示すものである.接合性が良好であった70W/mk-AlN/27R-AlN^<(P)>のカップルについて,接合界面付近での拡散挙動を調べた結果,時間の経過に伴いAlN^<(P)>からのSiの拡散が明確に確認された.界面反応によって微溝造も微妙に変化し,Siの拡散の度合いに応じてAlN側の結晶形態が,粒状から板状へと変化した.また,Y_2O_3はAlNの緻密化を促進するものとして理解されてきたが,純粋なAlNに対してはY_2O_3は不活性で緻密化には寄与しないという重要な知見も得られた.

The possibility of creating new materials with anisotropic thermal conductivity in AlN system materials has been clarified. In this year, AlN system with high thermal conductivity and AlN system with low thermal conductivity (AlN^<(P)>) has been used, and the interface between AlN^<(P)> and AlN-SiO_2-Y_2O_3 system has been adjusted. AlN-Al_2O_3-Y_2O_3 System The thermal conductivity of AlN-Y_2O_3 system is 70,170,220, and the thermal conductivity of AlN-Y_2O_3 system is 70,170,220. 260W/mk is used to manufacture various sintered bodies.AlN^<(P)> and 27R-AlN are used.AlN^<(P)> and AlN^<(P)> are used to manufacture various bonded bodies at 1800℃ for 10 minutes. AlN and AlN^<(P)> have bonding properties,AlN side thermal conductivity and close contact, AlN^<(P)> has high thermal conductivity and AlN^<(P)> has bonding difficulties of 260,220W/mk. The high temperature liquid phase affinity of AlN itself Al-Y-Si-O-N system is directly dependent on the existence of impurities and grain boundary phases in AlN. The bonding property is good, and the dispersion of AlN^<(P)> and Si ^<(P)> is clearly confirmed when the bonding interface is close. Micro-grooves are formed on the interface, and the crystalline morphology of AlN side is changed from granular to plate-like. In addition, the densification of Y_2O_3 AlN is promoted by pure AlN, but the densification of Y_2O_3 is inactive.

项目成果

K.Komeya: "Role of Rare Earth Compounds for the High Thermal Conductive Aluminum Nitride Ceramics" Proc.of TMS Annual Meeting. 367-378 (1992)

K.Komeya：“稀土化合物对高导热氮化铝陶瓷的作用”Proc.of TMS 年会。

K.Komeya: "Synthesis of Aluminum Nitride Powder by Carbo-thermal Reduction Nitridation Method" J.Ceram.Soc.Japan. (1993)

K.Komeya：“碳热还原氮化法合成氮化铝粉末”J.Ceram.Soc.Japan。

K.Komeya: "Interfacial Reaction between AlN and AlN Polytypoids" Proc.of 2nd International Symposium on Functionally Gradient Materials.

K.Komeya：“AlN 和 AlN Polytypoid 之间的界面反应”Proc.of 第二届功能梯度材料国际研讨会。

米屋 勝利(共著): "実験化学講座" 丸善, 16 (1992)

米谷胜（合著者）：《实验化学教程》丸善，16（1992）