Caractéristiques et applications des céramiques de nitrure d'aluminium
Le nitrure d'aluminium (AlN) est un matériau céramique non oxydé principalement composé d'azote et d'aluminium. Il s'agit d'un nitrure d'aluminium solide, présentant une conductivité thermique élevée supérieure à 170 W/mK et d'excellentes propriétés d'isolation électrique. Généralement fabriqué par frittage de poudre ou par pressage à chaud.
1、Caractéristiques deCéramique de nitrure d'aluminium:
La céramique de nitrure d'aluminium, en tant que nouveau matériau céramique doté d'excellentes performances globales, possède de nombreuses caractéristiques exceptionnelles :
(1) Conductivité thermique élevée
Avec une conductivité thermique supérieure à 170 W/mK, comparable à l'oxyde de béryllium (BeO) et au carbure de silicium (SiC).
(2) Expansion thermique similaire au silicium
Le nitrure d'aluminium a un coefficient de dilatation thermique de 4,510^-6℃, semblable au coefficient de dilatation thermique du silicium (3,5-410^-6℃).
(3) Excellentes performances diélectriques : résistivité volumique, constante diélectrique, perte diélectrique et rigidité diélectrique
Les propriétés électriques du nitrure d'aluminium comprennent la constante diélectrique, la perte diélectrique, la résistivité volumique et la rigidité diélectrique, ce qui en fait un matériau isolant exceptionnel.
(4) Bonnes propriétés mécaniques
Il présente une résistance à la flexion plus élevée que les céramiques à base d'alumine (Al2O3) et d'oxyde de béryllium (BeO).
(5) Caractéristiques transparentes
Avec une structure cristalline ressemblant à du saphir, le nitrure d’aluminium possède une transparence décente.
(6) Non toxique
Contrairement à l'oxyde de béryllium (BeO), le nitrure d'aluminium n'est pas toxique.
2. Applications de la céramique de nitrure d'aluminium :
(1) Matériau de substrat d'emballage électronique
Une résistivité élevée, une conductivité thermique élevée et une faible constante diélectrique sont des exigences fondamentales pour les substrats de conditionnement électronique. Les céramiques de nitrure d'aluminium sont considérées comme des matériaux de substrat idéaux en raison de leur excellente isolation, de leur stabilité chimique, de leur conductivité thermique élevée et de leurs bonnes caractéristiques haute fréquence.
(2) Matériaux céramiques transparents
Les céramiques de nitrure d'aluminium pur sont des cristaux transparents incolores dotés d'excellentes propriétés optiques, adaptés à la fabrication de fenêtres infrarouges à haute température et de revêtements résistants à la chaleur pour les équipements de dispositifs optiques électroniques, trouvant ainsi des applications dans les industries militaires.
(3)Matériaux dans les industries mécaniques
Avec une dureté élevée et une résistance à haute température, la céramique de nitrure d'aluminium peut être utilisée pour les outils de coupe, les meules, les matrices d'étirage, les matériaux d'outils et les matières premières pour les matériaux métallo-céramiques. Ils présentent également une excellente résistance à l’usure, adaptée aux pièces résistantes à l’usure.
(4)Matériaux résistants à la chaleur
En raison de ses caractéristiques telles que la non-mouillabilité avec des métaux comme l'aluminium et le calcium, le nitrure d'aluminium peut être utilisé dans les creusets, les tubes de protection et les moules de coulée. Il peut également être utilisé dans les tubes de protection des thermocouples à immersion, car il n'adhère pas au métal en fusion, permettant une utilisation continue pendant plus de 3 000 heures à des températures comprises entre 800 et 1 000 °C sans corrosion.
De plus, le remplacement du verre par des creusets en nitrure d'aluminium pour la synthèse de semi-conducteurs à l'arséniure de gallium peut éliminer la contamination par le silicium, ce qui donne lieu à un arséniure de gallium de haute pureté.
(5) Matériaux de choc thermique et d'échange thermique
Les céramiques de nitrure d'aluminium sont moins affectées par les changements de température et possèdent une conductivité thermique relativement élevée et de faibles coefficients de dilatation thermique, ce qui en fait d'excellents matériaux pour les applications de choc thermique et d'échange thermique, comme dans les échangeurs de chaleur de turbine à gaz.
Les matériaux céramiques de nitrure d'aluminium ont de larges perspectives d'application et des marchés potentiels étendus dans divers domaines tels que l'électronique, l'énergie électrique, les locomotives, l'aviation et l'aérospatiale, les industries de la défense et militaire, les télécommunications et de nombreux secteurs industriels. Grâce aux progrès et à l'innovation continus de la technologie, les céramiques de nitrure d'aluminium élargiront encore leurs applications et leurs développements dans divers domaines.
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