Otrzymywanie polikryształów azotku glinu z dodatkiem tlenku itru

• Autorzy: Jankowski K. , Kata D. , Lis J.

Warianty tytułu

EN

Preparation of polycrystalline aluminium nitride with yttria additive

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Polikryształy azotku glinu charakteryzują się wysokim współczynnikiem przewodzenia ciepła, dobrą stabilnością temperaturową i chemiczną oraz wysoką wytrzymałością mechaniczną. AlN posiada właściwości piezoelektryczne i jest półprzewodnikiem szerokopasmowym. Dzięki temu coraz szerzej jest stosowany w elektronice, energetyce jądrowej oraz przemyśle wojskowym. Najczęściej polikryształy azotku glinu są wytwarzane przez spiekanie z dodatkiem tlenku itru i tlenku glinu. Duża ilość dodatków obniża przewodnictwo cieplne tego tworzywa w związku z czym w pracy starano się wytworzyć polikryształy AlN o jak najmniejszej ich zawartości. Zastosowano dwie metody otrzymywania polikryształów: prasowanie na gorąco i spiekanie swobodne. Próbki prasowano na gorąco w atmosferze azotu w temperaturze 1900°C przez 2 godziny. Polikryształy bez ciśnienia spiekano w atmosferze azotu w temperaturze 1830°C przez 5 godzin oraz 1900°C przez 2 godziny. Dla wszystkich próbek zostały wyznaczone gęstości pozorne metodą Archimedesa. Celem sprawdzenia składu fazowego polikryształów zastosowano technikę dyfrakcji rentgenowskiej. Na obrazach dyfrakcyjnych wykryto następujące fazy: granat itrowo-glinowy (Y3Al5O9-YAG), perowskit itrowo-glinowy (YAlO3-YAP) oraz jednoskośną fazę itrowo-glinową (Y4Al2O9-YAM). Fazy te powstały podczas procesu spiekania wskutek reakcji Y2O3 z Al2O3. Tlenek glinu znajdował się w układzie w wyniku pasywacji ziaren proszku AlN użytego do spiekania. Najwyższy współczynnik przewodzenia ciepła, wynoszący 250 W/(mźK), otrzymano dla polikryształów spiekanych swobodnie w temperaturze 1900°C przez 2 godziny i zawierających 5% wag. Y2O3.

Słowa kluczowe

PL

AlN; spiekanie; Y2O3; gęstość; przewodnictwo cieplne

EN

AlN; Y2O3; sintering; density; heat conductivity

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 64, nr 2
• Strony: 214--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jankowski K.

autor

Kata D.

autor

Lis J.

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

Bibliografia

• [1] Haussonne F.J.M.: Review of the Synthesis Methods for AIN. Materials and Manufacturing Processes ,Vol. 10, Issue 4, 1995.
• [2] Pathak L.C., Ray A.K., Das S., Sivaramakrishnan C.S., Ramachandrarao P.: „Carbothermal Synthesis of Nanocrystalline Aluminium Nitride Powders”, J. Am. Ceram. Soc., 82, (1999), 257.
• [3] Lis J.: Spiekalne proszki związków kowalencyjnych otrzymywane metodą SHS, PTC, Kraków, 1994.
• [4] Komeyaa K., Tatami J.: „Liquid Phase Sintering of Aluminum Nitride”, Mater. Sci. Forum, 554, (2007), 181-188.
• [5] Slack G.A.: „Nonmetallic crystals with high thermal conductivity”, J. Phys. Chem. Solids, 34, 2, (1973), 321-335.
• [6] Molony B.: Technology and Investment, Harvard College, 1990.
• [7] Mandal S., Dhargupta K.: „Gas pressure sintering of SiC-AlN composites in nitrogen atmosphere”, Ceram. Int., 28 (2002), 145-151.
• [8] Taniyasu Y., Kasu M., Makimoto T.: „An aluminium nitride lightemitting diode with a wavelength of 210 nanometers”, Nature, 441, (2006), 325-328.
• [9] Pampuch R., Haberko K., Kordek M.: Nauka o procesach ceramicznych, PWN, Warszawa, 1992.
• [10] Medraj M.: Phase Equilibria in the AlN-Al2O3-Y2O3 System - Utility in AlN Processing, McGill University Montreal Canada, rozprawa doktorska, 2001.
• [11] Zhou H., Liu Y., Miao W., Wu Y.: „Effects of binary additives B2O3-Y2O3 on the microstructure and thermal conductivity of aluminum nitride ceramics”, J. Mater. Sci., 34, (1999), 6165–6168
• [12] Jackson T.B., Virkar A.V., More K.L., Dinwiddie R.B. Jr., Butler R.A.: „High-Thermal-Conductivity Aluminum Nitride Ceramics: The Effect of Thermodynamic, Kinetic, and Microstructural Factors”, J. Am. Ceram. Soc., 80, 6, (1997), 1421–35