随着电子信息技术的快速发展,对散热器件的要求越来越高,不仅需具备高的热导率,同时还需要兼顾良好的力学性能。氧化铝（Al₂O₃）陶瓷具有优异的绝缘性、良好的化学稳定性,丰富的资源储备及低廉的使用成本等优点,已广泛应用于散热器件中。但相对较低的热导率和弯曲强度限制了Al₂O₃散热器件的进一步发展。为改善Al₂O₃陶瓷的热学、力学性能,本课题利用层状复合陶瓷设计与预应力强化,在氧化铝表层叠加高热导率、低热膨胀系数的Al N相,实现Al₂O₃陶瓷热学与力学性能的同步提升。首先,利用干压成型进行内芯层Al₂O₃陶瓷基础配方优化;在此基础上,通过光固化成型技术研究粉体工艺对内芯层Al₂O₃陶瓷性能的影响;然后,通过干压成型对表层Al N-Al₂O₃复相陶瓷进行Al N掺量及烧结温度研究,并对比包覆工艺和球磨工艺对10wt%Al N-Al₂O₃复相陶瓷性能的影响;最后,利用干压成型制备层状复合陶瓷验证预应力强化的可行性,并通过光固化成型技术对层状复合陶瓷性能的研究。通过上述研究,得出以下主要研究结果:干压成型研究中,烧结助剂Mg O掺量为0～0.4 wt%时,制备的Al₂O₃陶瓷热导率相近,致密度均≥99.5%;Al₂O₃陶瓷的抗弯强度随Mg O掺量的增加呈先增大后降低的趋势,当Mg O的掺量为0.2wt%时候,抗弯强度为421.93±56.76MPa。Y₂O₃作为烧结助剂,Al₂O₃热导率随Y₂O₃的掺量增加而降低,弯曲强度随Y₂O₃的掺量增加先降低后增大再降低,当Y₂O₃的掺量为5wt%时,抗弯强度为466.87±24.89MPa。使用光固化成型技术对比球磨和包覆工艺掺入Y₂O₃（5wt%）对Al₂O₃陶瓷性能的影响。发现:包覆工艺有利于Y₂O₃的分散和提高Al₂O₃抗弯强度,与球磨样品相比,包覆样品的强度提高了36.78%;通过粉体改性研究1wt%油酸（OA）对Al₂O₃的流变性能、固化特性、力学性能、热导率及显微结构的影响规律,发现使用1wt%OA可降低Al₂O₃陶瓷浆料的粘度、固化宽度和固化深度,提高Al₂O₃陶瓷抗弯强度和热导率。通过干压成型对Al N-Al₂O₃复相陶瓷性能进行研究与优化。研究表明:Al₂O₃-Al N复相陶瓷的致密度随着Al N的掺量的增加而降低;10wt%Al N-Al₂O₃复相陶瓷致密度随着温度的升高先升高后降低,热导率随着烧结温度的升高而降低;与球磨工艺相比,包覆工艺有利于提高10wt%Al N-Al₂O₃复相陶瓷的力学性能和热学性能,包覆样品的热导率、抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性分别为34.10W·m^-1·K^-1、477.53±34.11MPa、16.90±0.22GPa和5.74±0.52MPa·m^1/2。其热导率、抗弯强度及断裂韧性分别提高9.6%、21.68%和20.84%。通过球磨工艺和干压成型验证了预应力强化的可行性,并通过光固化成型技术制备层状复合陶瓷。结果表明:层状结构设计有利于提高Al₂O₃的抗弯强度和热导率,当烧结温度为1650℃时,试样（0.2+2.6+0.2#）的弯曲强度、断裂功和热导率分别为528.336±47.06MPa,2304.41J/m²和30.31W·m^-1·K^-1,相比于整体式Al₂O₃陶瓷,其抗弯强度和断裂功分别提升11.87%和50.83%。表层陶瓷与内芯层陶瓷为强界面结合,未存在裂纹缺陷等问题。基于上述实验结果通过数字光处理（DLP）3D打印制备0.2+2.6+0.2#层状样品,其抗弯强度为447.45±33.52MPa,相比于整体式Al₂O₃陶瓷的抗弯强度提高了9.8%。