[发明专利]一种陶瓷/金属梯度结构高温封装材料及其制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷/金属梯度结构高温封装材料，其特征在于该封装材料的原料包括氮化物、碳化物、氧化物中的一种或多种陶瓷以及高熔点金属W、Mo、Ta、Cr、Nb中的一种金属，原料粒径尺度为微米级；

该材料由以下方法制成的：

按照设计的梯度组分、梯度层数及每层中各组分含量将所需的金属、陶瓷粉末充分混合，得到所需的各梯度层原料，堆叠所述各层并压制成形，使陶瓷粉体质量分数沿轴向对称从内至外在100％至0％之间呈连续梯度变化，利用粉末冶金结合热压烧结技术，控制烧结温度为1300～1750℃，升温速度为1～200℃/min，烧结压力为0～50MPa，最终得到性能优异的陶瓷/金属梯度结构高温封装材料。

2.根据权利要求1所述的陶瓷/金属梯度结构高温封装材料，其特征在于所述的氮化物采用AlN、Si₃N₄或BN。

3.根据权利要求1所述的陶瓷/金属梯度结构高温封装材料，其特征在于所述的碳化物采用SiC、ZrC、TiC中的一种。

4.根据权利要求1所述的陶瓷/金属梯度结构高温封装材料，其特征在于所述的氧化物采用Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂中的一种。

5.一种陶瓷/金属梯度结构高温封装材料的制备方法，其特征是按照设计的梯度组分、梯度层数及每层中各组分含量将所需的金属、陶瓷粉末充分混合，得到所需的各梯度层原料，堆叠所述各层并压制成形，使陶瓷粉体质量分数沿轴向对称从内至外在100％至0％之间呈连续梯度变化，利用粉末冶金结合热压烧结技术，制得权利要求1至4中任一所述的陶瓷/金属梯度结构高温封装材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于梯度层数为5～20层，相邻梯度层陶瓷粉体质量分数差异为5％～20％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述热压烧结方法包括以下几个步骤：

(1)将陶瓷粉料和烧结助剂放入球磨机中球磨2～4h后放入干燥箱中干燥12h，干燥温度80℃；

(2)将各陶瓷/金属配比的梯度中间层原料和烧结助剂放入球磨机中球磨0.5～2h后放入干燥箱中干燥12h，干燥温度80℃；

(3)将烘干后的各梯度层在直径15mm～25mm的石墨模具中层层堆叠，形成陶瓷粉体质量分数沿轴向对称从内至外在100％至0％之间呈连续梯度变化，利用压片机在5～10MPa压力下将其预压成型；

(4)利用热压烧结制备得到陶瓷/金属梯度复合材料，其烧结工艺为：烧结温度1300～1750℃，升温速度1～200℃/min，压力20～50MPa，保温时间5min～2h，烧结气氛为氮气或氩气。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是所用的烧结助剂包括Y₂O₃、Li₂O、MgO、Al₂O₃、CeO₂、B₂O₃、SiO₂中的一种或多种，粒径尺度为微米级。

9.根据权利要求5至8中任一所述方法制备的陶瓷/金属梯度结构高温封装材料，其特征在于该封装材料氦漏率＜1×10^-11Pa·m³/s、抗弯强度＞200Mpa、电阻率＞6×10⁹Ω·cm。