Was sind die Merkmale und Vorteile von Aluminiumnitridkeramik?

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Aluminiumnitridkeramik ist ein hochleistungsfähiges keramisches Material, das aufgrund seiner einzigartigen physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften in vielen High-Tech-Bereichen sehr beliebt ist. Im Folgenden werden die wichtigsten Merkmale und Vorteile von Aluminiumnitridkeramik beschrieben:

1、 Physikalische Leistungsvorteile

1. Hohe Wärmeleitfähigkeit
   -Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitridkeramik kann bei Raumtemperatur 170-220 W/(m - K) erreichen und ist damit wesentlich höher als die herkömmlicher keramischer Werkstoffe (z. B. 30 W/(m - K) von Aluminiumoxidkeramik) und kommt sogar einigen Metallen nahe (z. B. 230 W/(m - K) von Aluminium). Diese hohe Wärmeleitfähigkeit macht es zu einem idealen Wärmeableitungsmaterial, das sich besonders für die Verpackung und Wärmeableitung von elektronischen Hochleistungsgeräten eignet.
2. Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
   -Der thermische Ausdehnungskoeffizient von Aluminiumnitridkeramik beträgt 4,5 × 10 -⁶/℃, was sehr nahe an Silizium (3,5 × 10 -⁶/℃) und Galliumarsenid (6 × 10 -⁶/℃) liegt. Dank dieser Eigenschaft kann es in Kombination mit Halbleitermaterialien die thermische Belastung wirksam verringern und so die Zuverlässigkeit und Lebensdauer elektronischer Geräte verbessern.
3. Niedrige Dielektrizitätskonstante und geringer dielektrischer Verlust
   -Aluminiumnitridkeramik hat eine niedrige Dielektrizitätskonstante (8,8-9,5) und einen geringen dielektrischen Verlust (<0,001) und kann selbst in Hochfrequenz- und Hochtemperaturumgebungen eine stabile elektrische Isolationsleistung beibehalten. Dies macht sie zur bevorzugten Wahl für Hochfrequenz-Schaltkreissubstrate und Mikrowellen-Fenstermaterialien.
4. Hohe Härte und Festigkeit
   -Die Biegefestigkeit von Aluminiumnitridkeramik kann 300-400 MPa erreichen, mit einer Vickershärte von etwa 12 GPa und einem Elastizitätsmodul von etwa 330 GPa. Dies zeigt, dass es eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und Schlagfestigkeit aufweist, wodurch es sich für die Herstellung von mechanischen Hochtemperaturkomponenten und Präzisionsbauteilen eignet.
5. Leichte Konstruktion
   Die Dichte von Aluminiumnitrid-Keramik beträgt nur 3,26 g/cm ³, was leichter ist als Aluminiumoxid-Keramik (3,9 g/cm ³) und den Anforderungen des Leichtbaus entspricht.

2、 Vorteile der chemischen Leistung

1. Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
   Aluminiumnitridkeramik weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten Säure-Base-Lösungen und chemischen Gasen auf und kann in verschiedenen chemischen Umgebungen stabile physikalische und chemische Eigenschaften beibehalten.
2. Antioxidative Wirkung
   -Aluminiumnitridkeramiken weisen eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf und bilden eine dichte Oxidschutzschicht auf der Oberfläche, die die strukturelle Integrität in einer oxidierenden Umgebung aufrechterhalten kann. Diese Eigenschaft verschafft ihr erhebliche Vorteile bei Hochtemperaturanwendungen, z. B. bei Hochtemperatur-Ofenkomponenten und Wärmeschutzsystemen für die Luft- und Raumfahrt.

3、 Vorteile der mechanischen Leistung

1. Temperaturwechselbeständigkeit
   -Aluminiumnitridkeramik hat eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit und kann die strukturelle Stabilität in Umgebungen mit hohen Temperaturen und schnellen Temperaturwechseln aufrechterhalten. Dadurch hat sie ein erhebliches Anwendungspotenzial in Situationen mit hohen thermischen Zyklusbelastungen, wie z. B. in Abgaskatalysatoren für Kraftfahrzeuge.
2. Elektromagnetische Abschirmungsleistung
   -Aluminiumnitridkeramik selbst hat bestimmte elektromagnetische Abschirmungseigenschaften, die die Auswirkungen externer elektromagnetischer Störungen auf interne elektronische Geräte wirksam reduzieren und die elektromagnetische Verträglichkeit des Systems verbessern können.

4、 Anwendungsbereiche

1. Elektronik- und Halbleiterindustrie
   -Aluminiumnitridkeramik findet breite Anwendung in Substraten für integrierte Schaltkreise, Kühlkörpern, Verpackungsmaterialien, Substraten für Hochfrequenzschaltkreise, Gehäusen für Leistungsmodule usw. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit und elektrische Isolierung machen es zu einem idealen Material für elektronische Geräte mit hoher Leistung.
2. Luft- und Raumfahrt
   -Die Hochtemperaturstabilität und die Mikrowellenübertragungseigenschaften von Aluminiumnitridkeramiken machen sie zu einer idealen Wahl für Hochtemperaturbauteile und Mikrowellenübertragungsmaterialien.
3. Chemische und energetische Bereiche
   -Die Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumnitridkeramik macht sie zu einem weit verbreiteten Werkstoff in korrosionsbeständigen Reaktoren, Tiegeln, Lithiumbatterie-Separatorbeschichtungen und bei der Herstellung von Brennstoffzellenkomponenten.
4. Infrarot- und Mikrowellentechnik
   Aluminiumnitrid-Keramik hat eine gute Infrarot- und Mikrowellen-Durchlässigkeit und kann zur Herstellung von Infrarot-Detektorfenstern, Mikrowellenfenstern usw. verwendet werden.

5、 Verarbeitung und Kosten

1. Schwierigkeiten bei der Verarbeitung
   -Härte und Sprödigkeit von Aluminiumnitridkeramik erschweren ihre Bearbeitung und erfordern den Einsatz spezieller Schneidwerkzeuge und Bearbeitungstechniken.
2. Kosten
   -Der Herstellungsprozess von Aluminiumnitridkeramik ist relativ komplex und kostspielig, was seine Beliebtheit bei bestimmten wirtschaftlich sensiblen Anwendungen in gewissem Maße einschränkt.

Aluminiumnitrid-Keramik sind aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, ihres niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, ihrer hervorragenden elektrischen Isolierfähigkeit, ihrer hohen Festigkeit und Härte, ihrer guten chemischen Beständigkeit und ihrer ausgezeichneten elektromagnetischen Abschirmung zu einem unverzichtbaren Hochleistungswerkstoff in der modernen Technik geworden.

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