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知乎问答:高强度陶瓷与金属的连接?氧化铝陶瓷基板介电常数是多少?有没有什么高硬度的非金属材料?要圆棍子的?

知乎问答:高强度陶瓷与金属的连接?氧化铝陶瓷基板介电常数是多少?有没有什么高硬度的非金属材料?要圆棍子的? CERADIR先进陶瓷在线
2020-12-30
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导读:先进陶瓷材料问答知多少,都在CERADIR

以下问题的提问者均来源于知乎平台的各路求学好问者,CERADIR先进陶瓷在线作为一家服务于行业的先进陶瓷 B2B 平台,尽可能解答用户疑难也是我们一直在做的事情!今后每周小编将在这里分享相关问答,欢迎行业内朋友到知乎找我们提问。若有疏漏错误之处,还请各位朋友批评指正,谢谢!

与答

 Q1

问:有没有什么高硬度的非金属材料?要圆棍子的?
答:多人对陶瓷的认识还停留在碗碟、卫浴这类传统日用瓷上,但随着新技术的兴起,以及基础理论和测试技术的发展,陶瓷材料研究突飞猛进。

为了满足新技术对陶瓷材料提出特殊性能的要求,从原材料、工艺或性能上均与普通陶瓷有很大的差别的一类的先进陶瓷就应运而生了。

先进陶瓷也称精细陶瓷、特种陶瓷、高技术陶瓷、工程陶瓷等。通常认为先进陶瓷是采用高纯、超细原料,通过组成和结构设计并采用精确的化学计量和新型制备技术制成性能优异的陶瓷材料。

先进陶瓷的高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等性能远远优于金属材料和高分子材料。

先进陶瓷材料结构的另一个特点是显微结构的不均匀性和复杂性,陶瓷当中存在相当数量的气孔相和玻璃相。这些结构特点直接决定了各种陶瓷材料所具备的特殊性能和物理特能。

基于上述,先进陶瓷具有高硬度、高熔点、耐磨损、耐腐蚀的优点也就不言而喻了。

以氮化硅材料为例:

数据来源:《先进陶瓷工艺学》武汉理工大学出版社

Q from @墓尹

 

与答

 Q2

问:高强度陶瓷与金属的连接?
答:特种陶瓷材料虽然具有优异的绝缘(大部分陶瓷)、耐高温、抗腐蚀性能及耐磨性能,但其脆性大,加工性能很差难以制备出大型或者是形状复杂的结构件。金属材料具有优良的室温强度、韧性、导电性和导热性,与陶瓷材料在性能上形成了一种明显的互补关系。使用连接技术将两种材料可靠的结合起来,就可以充分利用各自的优良性能,制造出满足要求的复杂构件。
但由于陶瓷材料与金属材料化学键结构根本不同,加上陶瓷本身特殊的物理化学性能,因此无论是与金属连接还是陶瓷自身的连接都存在不少的难题。
陶瓷与金属的连接方法
陶瓷与金属的连接问题主要表现在以下几个方面:
(1)陶瓷与金属键型不同,难以实现良好的冶金连接;
(2)陶瓷与金属的热膨胀系数差异大,连接接头容易产生较大的残余应力,致使接头强度低;

(3)陶瓷表面润湿性差,连接工艺确定困难。目前,关于陶瓷与金属连接方法的研究已有很多,包括机械连接、粘接连接、钎焊连接、固相扩散连接、瞬时液相连接、熔化焊、自蔓延高温合成连接、摩擦焊、微波连接、超声连接等方法。

Q from @嘿薯片我土豆


与答

 Q3

问:氧化铝陶瓷基板介电常数是多少?
答:氧化铝有许多同质异晶体,例如α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3等,其中以α-Al2O3的具有很高的机械强度,良好的导热性,耐电强度和绝缘电阻高,介质损耗小,电性能随温度和频率的变化较稳定等优良性能,而且制造方便,表面均匀平整,价格低廉,被广泛用作电绝缘材料。
图为氧化铝陶瓷基板via网络
氧化铝陶瓷通过氧化铝纯度进行分类,氧化铝纯度为>99%被称为刚玉瓷,氧化铝纯度为99%、95%和90%左右被称为99瓷、95瓷和90瓷,含量> 85%的氧化铝陶瓷一般称为高铝瓷。
黑色氧化铝陶瓷基板多用于半导体集成电路及电子产品中,这主要是由于大部分电子产品具有高光敏性,需要封装材料具有较强的遮光性,才能够保障数码显示的清晰度,因此,多采用黑色氧化铝陶瓷基板进行封装。
氧化铝相关性能数据如图:

数据来源:《先进陶瓷工艺学》武汉理工大学出版社

Q from @陶瓷基板pcb


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