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摘 要

本文以氮化铝（AlN）作为基体，玻璃碳（GC）作为微波衰减剂，采用热压烧结工艺，烧结压力为30MPa，在1850℃下保温2h的烧成制度，研究不同配方在相同的烧结温度、烧结压力和保温时间下通过XRD相分析、相对密度和气孔率测试、SEM显微结构分析、导热率的测试、介电性能测试来研究烧成试样的烧结性能、力学性能、物相组成和介电性能。在此烧成制度下，随着玻璃碳含量的增加，显气孔率上升（GC含量为9%时最大为0.15%），体积密度下降(GC含量为9%时，体积密度最小为2.98g/cm³)，烧结性能变差；热导率下降；材料组成以AlN晶相为主，还有少量的Y₃Al₅O₁₂相和YAlO₃相；晶粒尺寸均匀，晶粒之间结合比较紧密，均观察不到气孔，烧结比较致密；试样的抗弯强度以及断裂韧性随玻璃碳含量先增高、后降低；材料的相对介电常数呈现出上升趋势，材料的介电损耗先上升，后介电损耗略有下降。

关键词：氮化铝 玻璃碳 热压烧结 热导率 介电性能

The impact that glassy carbon on the aluminum nitride composite material properties

ABSTRACT

In this article,AlN-GC composites is prepared by hot-pressing , sintering press is 30MP, sintering temperature is 1850℃ and heat preservation time as 2h, where AlN acts as the substrate, and the glassy carbon acts as the microwave attenuation powder . Though considering the sintering properties,mechanical properties, phase composition and dielectric properties of the sample that prepared in different formulations by XRD phase analysis, the relative density and porosity test, SEM microstructure analysis in the same sintering press, temperature and heat preservation time In this firing system, with the increase of carbon content in the glass, the apparent porosity rises(When the carbon content is 9%,the apparent porosity content is maximum and is 0.15% ),the bulk density decreases(When the carbon content is 9%,the bulk density is minimux and is 2.98g/cm³), Sintering performance is getting poor, thermal conductivity decreased, AlN is the main phase of material to and a small amount of Y₃Al₅O₁₂ and YAlO₃ phase. Grain size is uniform, Relatively close bond between the grains, Blowhole is not observed, Relatively dense sintered. Flexural strength and fracture toughness of the specimen with the first glass carbon content increased, then decreased; Relative permittivity material showing a rising trend, the first dielectric loss materials rise, after a slight decrease in dielectric loss.

KeywordS: Aluminum nitride; Glassy carbon; Hot-pressing sintering; Thermal conductivity；Dielectric properties

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

第二章 文献综述 3

2.1 微波衰减材料简介 4

2.2微波衰减材料的分类 5

2.3 几种典型的微波衰减材料体系 6

2.3.1 SiC-AlN体系 6

2.3.2 C-AlN体系 6

2.3.3 TiB₂-AlN体系 7

2.3.4 W-AlN体系 8

2.4 微波衰减材料的基本要求 8

2.5 评价微波衰减材料性能的主要参数 9

2.6 AlN的晶体结构和物理化学性质 12

2.6.1 AlN的晶体结构 12

2.6.2 AlN的物理化学性质 12

2.7 玻璃碳的基本性质 15

第三章 实验部分 17

3.1 实验背景 17

3.1.1 氮化铝的性质 17

3.1.2 氮化铝的应用 17

3.1.3 玻璃碳的性质 17

3.2 实验配方 18

3.3 实验原料 18

3.4 主要实验设备 19

3.5 实验工艺流程 19

第四章实验结果与讨论 21

4.1 烧结性能 21

4.2 物相分析及显微结构 21

4.3 力学性能 24

4.4 导热性能 24

4.5 介电性能 25

第五章 总结与展望 27

参考文献 29

致 谢 32

第一章 引言

随着科学技术的发展，信息技术无论是在国防军事领域还是在我们生活的方方面面都发挥着日益重要的作用。信息技术的载体是电子器件，在电子器件中有一种很重要的材料——微波衰减材料。因此，研制出性能优异的微波衰减材料对科学技术的发展有着非常重要的促进作用。

在国防军事方面，如何使武器系统的生存能力和突防能力得到提高对战争的胜负起着决定性的作用。而武器系统的生存能力和突防能力的提高在很大程度上体现在隐身能力和反隐身能力。提高武器系统的生存能力和突防能力是隐身技术研究的重要内容。现在各国越来越重视对隐身技术的研究，隐身技术已成为国防建设的重要组成部分。军事武器系统的隐身能力与反隐身能力已成为评价一个国家国防实力的主要标志之一^[1]。隐身技术的实质是运用各种高技术手段（主要是雷达技术），消弱甚至完全吸收敌方电磁探测信号，使敌人不能发现目标，或缩短敌方的有效发现距离。实现隐身的技术途径主要有两类：一是应用吸波材料，二是通过外形设计尽量减少雷达波散射截面^[2]。通过外形设计来减少雷达波散射截面以达到隐身目的的方法效果不明显且对武器系统的性能有很大限制，因此现在通常通过研制吸波材料来达到隐身的目的。吸波材料技术就是通过材料将照射到目标上的电磁波全部吸收,转换成热能消耗掉，从而降低目标的RCS。

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