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核环境中高能、高剂量的γ射线会对敏感的电子元器件产生损伤,研究开发屏蔽封装材料以高效提高电子元器件的耐辐射能力具有重要意义。本文以力学强度高、可靠性能好、电绝缘性能优良的氧化铝陶瓷作为屏蔽封装材料基体,为提高其综合性能开展了以下工作: (1)采用氧化钆和氧化钇两种稀土改性剂,研究烧结温度和保温时间对氧化铝陶瓷的烧结性能影响,并对材料的力学性能、热学性能、屏蔽性能等进行评价。研究表明:随烧结温度升高,陶瓷气孔率先减小后不变;随稀土助剂含量增加,陶瓷气孔率先减小后增大。添加5wt%氧化钆或1wt%氧化钇可促进材料获得最致密结构,且氧化钆效果略优于氧化钇。引入5wt%氧化钆后,陶瓷的气孔率低至0.39%,弯曲强度达到270.50MPa,热导率为20.60W/m·K,较未改性陶瓷(2.3%,232.5MPa,11.95W/m·K)有明显提高。另外,以Co-60为放射源,所得材料的半衰减厚度为3.25cm,比常用的环氧树脂封装材料减少了5.92cm。 (2)以氧化铝为基体,金属钨粉为功能性填料,氧化钆为改性剂,制得到钨/氧化铝复合功能陶瓷。结果表明:钨含量为70wt%,氧化钆含量为1.5wt%,复合陶瓷的综合性能最佳,弯曲强度、热导率和热膨胀系数分别为274.66MPa,53.36W/m·K和4.76×10-6/K。复合陶瓷同时还具有更为优异的γ射线屏蔽能力,其半衰减厚度仅为1.49cm,较普通氧化铝陶瓷降低了1.76cm。 (3)通过成型工艺条件的研究,制备了钨/氧化铝梯度多层复合陶瓷,具有气孔率低(0.99%)体积密度高(7.683g/cm3)的优点。各层间结合情况良好,无明显的界面和分层现象,且该样品电阻率为3.6×1013Ω/m,具有较好的电绝缘性能。