Synteza proszków azotku glinu metodą samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej w obecności soli amonowych

• Autorzy: Wilmański A. , Bućko M.M.

Warianty tytułu

EN

Salt-assisted SHS synthesis of aluminium nitride powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proszki azotku glinu można wytwarzać na drodze samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS) z udziałem glinu i azotu, ale wysoka temperatura tej reakcji powoduje topnienie i/lub odparowanie części metalu, a w konsekwencji niską wydajnością procesu. Obecność łatwo rozkładającej się soli nieorganicznej w wyjściowej mieszaninie może zmniejszyć temperaturę układu utrudniając topienie i koalescencję ziaren glinu, a także ułatwić wnikanie azotu do wnętrza złoża proszkowego. Mieszaniny proszku glinu z różnymi ilościami prostych soli amonowych: chlorku, węglanu i azotanu poddano reakcji SHS pod ciśnieniem azotu równym 0,1 MPa lub 1 MPa. Proszki po reakcji składały się z azotku glinu, nieprzereagowanego glinu, a w niektórych przypadkach tlenoazotku glinu i korundu. Na optymalne warunki syntezy azotku glinu wpływają takie czynniki jak ilość soli - jej wzrost prowadzi do spadku temperatury układu, ciśnienie azotu - wyższe ciśnienie prowadzi do wzrostu temperatury reakcji, a także obecność tlenu w układzie.

EN

Powders of aluminium nitride can be prepared by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) between aluminium and nitrogen but its high exothermic effect causes melting and/or evaporation of aluminium and low efficiency of such reaction. A presence of inorganic salt in the starting powder mixture can decreases a heat evolved in the SHS reaction, hinders melting and coalescence of aluminium, and helps penetration of nitrogen into interior of a powder bed. Mixtures of alumina powder and different amounts of some easy decompose ammonium salts were subjected to the SHS reaction under 0.1 or 1 MPa nitrogen. The powders were composed of aluminium nitride, unreacted aluminium and in some cases aluminium oxynitride and corundum. Different factors influence an optimum conditions for the AlN synthesis: the amount of salt, which increase leads to a decrease temperature of the system, the nitrogen pressure, the higher the pressure the higher the reaction temperature, and the presence of oxygen in the system.

Słowa kluczowe

PL

AlN; SHS; synteza w obecności soli; morfologia proszków

EN

AlN; SHS; salt-assisted synthesis; powder morphology

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 66, nr 3
• Strony: 345--350
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wilmański A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCiMO, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Bućko M.M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCiMO, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Molony, B.: Technology and Investment, Harvard College, 1990.
• [2] Wang, P. L., Sun, W. Y., Yan, D. S.: Mechanical properties of AlN-polytypoids – 15R, 12H and 21R, Mater. Sci. Eng. A, 272, (1999), 351-356.
• [3] Slack, G. A.: Nonmetallic crystals with high thermal conductivity, J. Phys. Chem. Solids, 34, (1973), 321-335.
• [4] Pierson, H. O.: Handbook of Refractory Carbides and Nitrides, Properties, Characteristics, Processing and Applications, Elsevier Science, 1996.
• [5] Haussonne, J. M., Lostec, J., Bertot, J. P.: A new synthesis process for AlN, Am. Ceram. Soc. Bull., 72, (1993), 84-90.
• [6] Li H. D., Zou G. T., Wang H., Yang H. B., Li D. H., Li M. H.: Synthesis and infrared study of nanosized aluminum nitride powders prepared by direct current arc plasma, J. Phys. Chem. B, 102, (1998), 8692-8695.
• [7] Cho, Y. W., Charles, J. A.: Synthesis of nitrogen ceramic powders by carbothermal reduction and nitridation. III: aluminium nitride, Mater. Sci. Technol., 7, (1991), 495-504.
• [8] Smoleń, D., Dominik, P., Trocewicz, K., Podsiadło, S., Ostrowski, A., Paszkowicz, W., Sobczak, K., Dłużewski, P., Jastrzębski, C., Judek, J., Synthesis of aluminium nitride nanopowder, Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials, 65, 1, (2013), 4-7.
• [9] Subrahmanyan, J., Visayakumar, M.: Review: Self-propagating high-temperature synthesis, J. Mater. Sci., 27, (1992), 6249-6273.
• [10] Yi, H. C., Moore, J. J.: Review: Self-propagating high-temperature (combustion) synthesis (SHS) of powder-compacted materials, J. Mater. Sci., 25, (1990), 1159-1168.
• [11] Rosenband, V., Gany, A.: Activation of combustion synthesis of aluminum nitride powder, J. Mat. Proc. Technol., 147, (2004), 197-203.
• [12] Sakurai, T., Yamada, O., Miyamoto, Y.: Combustion synthesis of fine AlN powder and its reaction control, Mat. Sci. Eng. A, 416, (2006), 40-44.
• [13] Fu, R., Chen, K., Xu, X., Ferreira, J.: Highly crystalline AlN particles synthesized by SHS method, Mater. Lett., 59, (2005), 2605-2609.
• [14] Zientara, D., Bućko, M. M., Lis, J.: Alon-based materials prepared by SHS technique, J. Eur. Ceram. Soc., 27, (2007), 775-779.
• [15] Mashhadi, M., Mearaji, F., Tamizifar, M.: The effects of NH4Cl addition and particle size of Al powder in AlN whiskers synthesis by direct nitridation, Int. J. Refr. Met. Hard Mater., 46, (2014), 181-187.