Разработка состава совместно вжигаемых металлизационных паст для алюмонитридной керамики

Целью выпускной работы является разработка состава металлизационной пасты на основе порошков вольфрама для совместного вжигания с алюмонитридной керамикой. В работе приведены общие сведения о металлизированных покрытиях и AlN керамике, содержатся обработанные результаты по приготовлению металлизационных паст, нанесении их на поверхность керамической ленты, совместном вжигании и последующем изучении структуры и свойств полученных образцов.

РЕФЕРАТ…………………………………………………………………………………………………… 6
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 12
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………………………………………………. 13
1.1 Нитрид алюминия …………………………………………………………………………….. 13
1.1.1 Физические свойства ……………………………………………………………………. 13
1.1.2 Химические свойства …………………………………………………………………… 14
1.1.3 Области применения ……………………………………………………………………. 15
1.2 Способы формования керамики из AlN ………………………………………………. 16
1.2.1 Литье шликера …………………………………………………………………………….. 16
1.2.2 Холодное прессование в пресс-формах …………………………………………. 18
1.2.3 Горячее прессование ……………………………………………………………………. 19
1.3 Способы металлизации керамики ………………………………………………………. 22
1.4 HTCC и LTCC …………………………………………………………………………………… 25
1.5 Проблема создания прочного металлокерамического соединения ………… 28
1.5.1 Проблема КТР …………………………………………………………………………….. 29
1.5.2 Различие в характере связи …………………………………………………………… 30
1.6 Выводы ……………………………………………………………………………………………. 32
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………………………. 33
2.1 Цель и задачи ……………………………………………………………………………………. 33
2.2 Методы исследования ……………………………………………………………………….. 33
2.2.1 Рентгенофазовый анализ ………………………………………………………………. 33
2.2.2 Растровая электронная микроскопия …………………………………………….. 34
2.2.3 Определение удельной поверхности ……………………………………………… 35
2.2.4 Определение реологических свойств паст ……………………………………… 37
2.2.5 Определение проводимости металлизации…………………………………….. 38
Глава 3. Экспериментальная часть………………………………………………………… 37
3.1 Применяемые материалы ………………………………………………………………….. 37
3.1.1 Вольфрам ……………………………………………………………………………………. 37
3.1.2 Керамика …………………………………………………………………………………….. 41
3.2 Помол порошков вольфрама ……………………………………………………………… 41
3.3 Определение усадки отлитой керамики и металлического порошка …….. 42
3.3.1 Усадка керамических образцов …………………………………………………….. 42
3.3.2 Обоснование состава металлизации ………………………………………………. 43
3.4 Изготовление металлизационной пасты …………………………………………….. 46
3.4.1 Выбор органической части металлизационных паст ………………………. 46
3.4.2 Схема изготовления пасты ……………………………………………………………. 46
3.4.3 Определение реологических свойств пасты …………………………………… 48
3.4.4 Нанесение маталлизационных паст на листы «сырой» керамики …….. 49
3.5. Совместное вжигание металлизации и керамики ……………………………….. 50
3.5.1 Удаление органической части ………………………………………………………. 50
3.5.3 Совместное вжигание …………………………………………………………………… 51
3.6. Определение проводимости металлизационных паст …………………………….. 51
ГЛАВА 4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ
И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………. 54
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений …………………………………. 55
4.1.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………. 58
4.1.3 Диаграмма Исикавы …………………………………………………………………….. 59
4.2 Инициация проекта …………………………………………………………………………… 60
4.2.1 Цели и результат проекта …………………………………………………………….. 60
4.2.2 Организационная структура проекта …………………………………………….. 61
4.2.3 Ограничения и допущения проекта……………………………………………….. 61
4.3 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………. 62
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………………. 62
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………. 64
4.3.3 Разработка графика проведения научного исследования ………………… 64
4.3.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ………………………. 69
4.3.4.1 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………………. 69
4.3.4.2 Расчет затрат на оборудование для научно экспериментальных
работ…………………………………………………………………………………………………… 69
4.3.4.3. Основная заработная плата исполнителей темы …………………………. 71
4.3.4.4. Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……. 73
4.3.4.5. Накладные расходы ………………………………………………………………….. 74
4.3.4.6. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского ……….. 74
проекта ……………………………………………………………………………………………….. 74
4.4 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ………………………………………….. 75
Заключение по разделу …………………………………………………………………………… 77
Глава 5. Социальная ответственность ………………………………………………………. 81
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………… 83
5.2.1. Анализ вредных факторов производственной среды ……………………… 85
5.2.1.1. Повышенная загазованность воздуха рабочей зоны ……………………. 85
5.2.1.2. Повышенная температура воздуха рабочей зоны ………………………… 86
5.2.1.3. Недостаточная освещенность ……………………………………………………. 87
Схема расположения светильников представлена на рисунке 5.1. …………… 90
Способ размещение светильников в лаборатории – симметричный, это
обеспечивает равномерное освещение оборудования и рабочих мест. …….. 90
5.2.1.4 Психофизические факторы ………………………………………………………… 90
5.2.1.5 Превышение уровня шума …………………………………………………………. 91
5.2.2 Анализ опасных факторов производственной среды ………………………. 92
5.2.2.1 Токсическое воздействие на организм человека ………………………….. 92
5.2.2.2 Электрический ток ……………………………………………………………………. 92
5.2.2.3 Движущиеся машины и механизмы ……………………………………………. 93
5.2.2.4 Повышенная температура поверхностей оборудования и
обрабатываемых материалов ………………………………………………………………… 94
5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………… 94
5.3.1 Защита селитебной зоны ………………………………………………………………. 94
5.3.2 Защита атмосферы ……………………………………………………………………….. 95
5.3.3 Защита гидросферы ……………………………………………………………………… 95
5.3.4 Защита литосферы ……………………………………………………………………….. 95
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………. 96
Заключение по разделу ……………………………………………………………………………… 98
Заключение ………………………………………………………………………………………………. 99
Список публикаций …………………………………………………………………………………. 100
Список используемой литературы ……………………………………………………………. 101
Приложение А ………………………………………………………………………………………… 101
CHAPTER 1. LITERATURE REVIEW ………………………………………………………. 105
1.1 Aluminum nitride ……………………………………………………………………………… 105
1.1.1 Physical properties ………………………………………………………………………. 105
1.1.2 Chemical properties ……………………………………………………………………… 106
1.1.3 Application area ………………………………………………………………………….. 107
1.2 Methods of forming AlN ceramics ………………………………………………………. 107
1.2.1 Slip casting …………………………………………………………………………………. 107
1.2.2 Cold pressing in molds …………………………………………………………………. 109
1.2.3 Hot pressing ……………………………………………………………………………….. 110
1.3 Methods of metallization of ceramics …………………………………………………… 113
1.4 HTCC и LTCC …………………………………………………………………………………. 115
1.5 Problem of creating a strong metal-ceramic connection…………………………… 118
1.5.1 СTE …………………………………………………………………………………………… 118
1.5.2 Differences in the nature of communication …………………………………….. 120
CHAPTER 2 RESEARCH METHODS ……………………………………………………….. 122
2.1 Goal and tasks ………………………………………………………………………………….. 122
2.2 Research methods ……………………………………………………………………………… 122
2.2.1 X-Ray diffraction analysis …………………………………………………………….. 122
2.2.2 Scanning electron microscopy ……………………………………………………….. 123
2.2.3 Determination of specific surface area …………………………………………….. 124
2.2.4 Determination of rheological properties of pastes ……………………………… 126
2.2.5 Determination of metallization conductivity …………………………………….. 126