陶瓷材料传热：10 种最佳应用选择

现代电子产品产生的热量比以往任何时候都多。你需要 陶瓷材料 可以帮助您快速安全地转移热量。不良的热量管理会损坏昂贵的设备，并在当今的高性能应用中造成安全风险。选择合适的 陶瓷导热系数 材料是系统成功与代价高昂的失败之间的区别。

陶瓷在传热方面的优势

陶瓷热导率 通过晶体振动来工作，称为 声子. 您可以获得电绝缘和热传导的结合，这是金属无法提供的。 抗热震性 帮助陶瓷承受快速的温度变化，而化学稳定性意味着更持久 传热特性 减少维护。

十大最佳导热陶瓷材料

1. 氧化铍（BeO）——最高热导率冠军

热导率： 200-330 瓦/米开尔

氧化铍 达到最高 热导率 氧化物中 陶瓷材料。 这种性能可与许多金属相媲美，同时保持优异的电绝缘性。

热传导的应用

• 大功率设备的电子冷却

• 航空航天热管理系统

• 核反应堆部件

• 激光散热器

主要优点： BeO 重量轻，且传热效率极高。由于热膨胀系数低，其性能与硅相当，适用于半导体应用。

重要限制： 铍化合物有毒 在加工过程中。需要经过认证且具备适当安全协议的供应商。由于成本高昂，其使用仅限于重要应用。

2. 氮化铝（AlN）——电子行业标准

热导率： 150-250 瓦/米开尔

氮化铝 结合了优秀的 热导率 具有优异的电绝缘性。这种平衡使其成为最广泛使用的高性能 陶瓷材料 用于电子产品。

热传导的应用

• LED散热 照明系统水槽

• 半导体电子基板

• 电力电子封装

• 微处理器冷却解决方案

主要优点：AlN 保持稳定 热性能 高达1000°C。其热膨胀系数非常 与硅一致，可实现可靠的电子元件组装。

商业利益： 大规模生产大大降低了成本 氮化铝。现在，您可以经济高效地为中性应用指定 AlN。

3.碳化硅（SiC）——高温传热专家

热导率： 120-250 瓦/米开尔

碳化硅 在极端温度下的传热应用中表现出色。保持 热导率 即使在其他陶瓷完全无法发挥作用的地方也具有出色的机械强度。

传热应用

• 化学加工用热交换器

• 高温炉部件

• 电动汽车电力电子

• 燃气轮机热管理

主要优点：SiC 可承受1500°C以上的高温，并高效导热。优异的耐化学性，在腐蚀环境中也能有效发挥作用。

设计优势：碳化硅 与金属替代品相比，复合材料组件可减轻系统重量。这有助于汽车和航空航天应用实现效率目标。

4. 氮化硼（BN）——可加工热导体

热导率： 20 至 300 W/mK（取决于类型和方向）

氮化硼 为客户带来自身优势 热传导 解决方案。您可以轻松处理复杂的形状，同时获得出色的热性能。

传热应用

• 电子产品热界面材料

• LED 组装用散热器

• 高温坩埚

• 热控膜

主要优点：氮化硼 其加工方式与石墨类似，但具有电绝缘性。 立方氮化硼 晶体硬度接近金刚石，具有优良的导热性。

加工优势：BN 无需金刚石工具进行加工，大大降低了复杂传热部件的生产成本。

5. 金刚石陶瓷（多晶）——极致导热性能

热导率： 1000-2000 瓦/米开尔

金刚石陶瓷 提供最高的 热导率 可采用任何材质。这种极致的性能证明了专业制造的成本是合理的。 热传递 应用程序。

传热应用：

• 激光二极管散热器

• 高功率射频设备冷却

• 切削刀具热管理

• 专用电子封装

主要优势： 没有什么能比得上钻石 热传递 效率。您可以获得最高的热性能以及优异的硬度和化学稳定性。

成本考虑：金刚石陶瓷 比其他选择的成本要高得多。只有在最大限度使用它们时才使用它们 热导率 对于系统性能而言是绝对必要的。

6. 氮化硅（si₃n₄）——高导热性

热导率： 15-180 瓦/米开尔

氮化硅 保持平衡 陶瓷导热系数 和优秀 机械性能.这种组合适合要求严格的传热应用。

传热应用

• 汽车发动机零件

• 燃气轮机热部件

• 高温轴承

• 半导体工艺设备

主要优点：Si3N4 比大多数陶瓷更能承受热冲击和机械应力。其韧性使其在恶劣的使用条件下也能保持良好的性能。

可靠性优势：氮化硅 在数千次温度循环中保持热性能。这降低了工业传热系统的维护成本。

7. 二硼化钛（TiB₂）——高温专家

热导率： 60-120 瓦/米开尔

二硼化钛 有效地传导热量，以适应极端温度。由于其稳定性，它在特殊 热传导 应用程序。

热传导应用

• 熔融金属处理设备

• 高温坩埚

• 先进的切削刀具

• 航空航天热部件

主要优点： 因为 二硼化钛 具有化学惰性，可抵抗熔融金属的侵蚀。

应用：二硼化钛 当可靠时使用 热传导 在其他材料无法使用的极其恶劣的环境中是必需的。

8. 氧化铝（Al₂O₃）——经济高效的热导体

热导率： 20-39 瓦/米开尔

氧化铝 为您提供可靠的 陶瓷导热系数  成本合理。近期的发展极大地提高了优质材料的导热性。

热传导应用

• 通用电子设备包装

• 消费类LED散热器

• 电气绝缘散热

• 工业加热元件

主要优点： 氧化铝可满足中等热传导需求，提供性能、可用性和成本的最佳平衡。

经济效益： 标准氧化铝比奢华陶瓷便宜得多。合适的热管理，无需过度使用昂贵材料。

9.氧化镁（MgO）——具有热传导功能的电绝缘材料

热导率： 40至60瓦/米开尔

氧化镁 具有优良 陶瓷导热系数 以及电绝缘性。因此，它对于电传热应用非常有用。

传热应用

• 需要散热的电绝缘体

• 耐热部件

• 加热元件支架

• 高压热管理

主要优点： MgO 在保持电绝缘的同时，还能高效导热。高温稳定性高，适用于电气应用。

加工注意事项氧化镁会吸收空气中的水分。 正确的储存和处理 在加工过程中保持材料特性是必要的。

10. 氧化锆（ZrO₂）——隔热材料，控制热传导

热导率： 2–3 瓦/米开尔

氧化锆 控件 热传导 适用于隔热应用。 热导率 很低，但这种特性对于某些应用来说很有价值。

热传导应用

• 绝缘涂层

• 炉体保温系统

• 发动机热保护

• 耐热衬里

主要优点：氧化锆 具有优异的抗热震性和高温稳定性。低 热导率 保护底层部分。

设计应用： 使用 氧化锆 当需要限制而非促进热传递时，这种陶瓷有助于在高温系统中形成热障。

传热性能比较

如何选择适用于传热应用的陶瓷材料

性能需求分析

在选择材料之前，先弄清楚你真正需要什么：

• 您的热需求： 大多数项目采用适度的热导率而不是昂贵的高级选项就不会出现问题。

• 温度范围：碳化硅 对应于异常高温，而 氮化铝 在低于1000°C时性能最佳。

• 热负荷： 计算实际需要移动的热量。

• 环境： 考虑一下化学物质、热循环和机械应力的暴露——这些与热数字一样重要。

成本性能优化

• 总成本分析： 优质的 陶瓷材料 尽管初始成本很高，但通常可以降低系统复杂性和运营成本。

• 生产考虑： 在大规模生产应用中，模具优化采用氮化铝等昂贵的材料是合理的。

• 供应商评估： 与为关键传热应用提供技术支持和一致材料特性的认证供应商合作。

按应用选择指南

根据实际用途选择合适的材料：

• 电子冷却： 使用 氮化铝 或者 氧化铍 提供优异的导热性能，同时确保电气安全性。适用于LED散热器、芯片封装和高温电力电子设备。

• 高温材料：碳化硅 和 二硼化钛 当温度异常升高时，它们就是你的好帮手。它们在使用其他材料的地方非常有效，例如热交换器、熔炉部件和燃气轮机部件。

• 低预算项目：氧化铝 和 氧化镁 在适当的时候有效 热导率 无需花费太多即可满足需求。适用于一般电子产品、日用品和基本冷却等过于浮华的物品。

• 奇特形状：氮化硼 它很棒，可以根据需要加工成任何奇特的形状。非常适合用于热接口、特殊部件以及标准形状难以加工的原型。

最终考虑

选择 陶瓷材料 根据实际 热传递 需求而非最大限度 热导率。 最佳解决方案是针对具体应用和使用条件，在性能要求和成本限制之间取得平衡。联系方式 GG陶瓷 寻求专家指导来选择 陶瓷材料 适合 热传递 应用程序。