Cu/AlN/Cu梯度复合电极材料的制备及性能研究

发布时间：2024-03-17 02:30

　　选用纯Cu、粗粉AlN及细粉AlN为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术采用两步烧结法制备Cu/AlN/Cu梯度复合电极材料,并利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、阿基米德法和材料热导率测试仪对Cu/AlN/Cu电极材料的性能进行研究。研究表明:通过两步烧结法制备的Cu/AlN/Cu块体试样抛光截面层对称结构清晰,中间层为AlN层,最外层为金属Cu,过渡层均匀且结合良好,没有发现裂纹等缺陷,符合梯度设计要求;对称气孔梯度AlN前驱体的密度随着气孔AlN中粗粉AlN的含量增加而减小,渗Cu后的样品密度和Cu的相对含量随着气孔AlN中粗粉AlN的含量增加而增多;其中100%(原子分数)粗粉AlN经烧结后密度为2.14 g·cm^-3,渗Cu后密度为4.39 g·cm^-3,Cu相对含量为26.68%;而50%粗粉AlN+50%细粉AlN经烧结后密度为2.67 g·cm^-3,渗Cu后密度为3.18 g·cm^-3,Cu相对含量为7.46%;根据公式Voight和Reuss推算Cu/AlN复合材料的热导率...

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【部分图文】：

图1AlN颗粒形貌及粒度分布图

原材料：粗粉氮化铝（AlN），平均粒度为38μm，比表面积为0.5m2·g-1，纯度为99.9%，颗粒形貌和粒度分布见图1(a）；细粉氮化铝（AlN），平均粒度为3μm，比表面积为3.2m2·g-1，纯度为99.9%，颗粒形貌和粒度分布见图1(b）；纯Cu，平均粒度为15μm....

图2对称气孔梯度AlN前驱体的设计简图

称量细粉氮化铝0.1g和氟化钙0.04g，将它们经玛瑙研钵研磨45min混合均匀；再称量粗粉氮化铝和其体积分数为10%的铜粉和质量分数为3%的氟化钙，经玛瑙研钵研磨45min混合均匀。对称气孔梯度AlN前驱体样品的设计简图如图2所示，即100%粗粉AlN(100%C）/7....

图3对称气孔梯度AlN前驱体材料的实物图

图4为AlN前驱体各界面处的SEM图片。如图4(a）所示，整个样品各层之间结合非常紧密，界面处无裂纹产生；从中心向两侧，材料的致密度逐渐降低，气孔率逐渐增大，孔径大小也逐渐增大，同一区域内孔径大小非常均匀。其中，中心位置存在宽度约400μm的致密区，其与两侧的材料存在明显的边界（....

图5Cu/AlN/Cu块体实物照片及界面的EDS分析

图5为Cu/AlN/Cu块体实物照片及界面的分析元素分布图，观察发现，样品块体实物的整个表面没有发现裂纹等缺陷，该样品经过切割后就可以作为电极材料实际应用于温差电器件。其中标记为100C,75C+25F,50C+50F和100F的分别表示100%粗粉AlN,75%粗粉AlN+25....

本文编号：3930376