尖晶石型氮氧化铝(γ-AION)研究进展

综述了新型陶瓷材料γ-AlON的结构、制备方法、性能及应用。

高温固相反应工艺制备AlON粉体

以Al2O3和AlN为原料,在氮气气氛下通过高温固相反应工艺合成氮氧化铝(AlON)粉体,借助XRD分析系统研究了反应温度、保温时间及原料配比等工艺参数对反应产物相组成的影响并探讨了反应机理.研究结果表明:该反应主要受热力学控制,动力学因素也具有重要作用,反应温度和保温时间对AlON粉体的合成均具有重要影响.在相对较低的反应温度下,通过AlN固溶进入Al2O3晶格形成富氧(O-rich)的AlON相;在相对较高的反应温度下,产物中少量残余的AlN通过进一步扩散固溶进入O-rich-AlON晶格形成富氮(N-rich)的AlON相(N-rich-AlON);在1950℃时,合成单相的AlON粉体.

碳热还原氮化工艺制备AlON透明陶瓷

以γ-Al2O3为原料,炭黑(C)为还原剂,通过碳热还原氮化(carbothermal reduction and nitridation,CTRN)工艺合成了氮氧化铝(AlON)粉体,并通过气压烧结工艺制备了AlON透明陶瓷.借助X射线衍射分析研究了反应温度、保温时间及碳用量对CTRN反应产物相组成的影响,借助电子探针研究了AlON透明陶瓷的微观结构.研究结果表明:该反应主要受热力学控制,动力学因素也具有重要作用,反应温度和保温时间对AlON粉体的合成均具有重要影响.在1300℃时,开始发生CTRN反应;随着反应温度的升高,AlN的生成量逐渐增加;在1650℃时,开始形成AlON;在1700℃时,AlON的CTRN合成反应基本完成,产物中除含有极少量的AlN外,其余均为AlON相;进一步提高反应温度至1750℃,产物中残余AlN的量有所减少,但不能完全消除.采用CTRN工艺制备的粉体为原料,经1950℃高温气氛反应6h可制备出AlON透明陶瓷,材料微观结构致密、均匀,平均晶粒尺寸约50μm。

热压合成AlON陶瓷的研究

对AlON体系进行了热力学初步分析 .用热力学拟抛物线规则评估了AlON不同组成时的Gibbs生成自由能 .计算了温度为 2 0 73K时Al-O -N系热力学参数状态图 .根据热力学参数状态图所确定的条件 ,热压合成了AlON陶瓷 .对所合成的AlON试样进行了X射线衍射标定 ,TEM ,HREM分析及部分物理性能的测定 .所制备的AlON试样未发现明显的杂相 .而且 ,晶界处未发现明显的玻璃相 ,其晶粒间为直接结合 .所制得AlON试样的体积密度为 3 .63g/cm3,约为其理论体积密度的 97.8% .AlON试样的三点抗弯强度分别为 2 48MPa(室温 )和 2 41MPa(14 73K) ,断裂韧性为 3 .96MPa·m1 /2 .

AlON陶瓷材料的结构、性质及应用

综述了AlON(阿隆 )陶瓷材料的结构、性质、合成及应用情况。认为AlON陶瓷自身优异的性能特点决定了它无论作为功能材料还是作为结构材料 ,都具有广泛的应用潜能 ;同时指出 ,虽然目前AlON陶瓷的研究已经取得了很大的进步 ,但还需对其形成热力学过程、烧结机理。

添加MgO对碳热还原法合成尖晶石型氮氧化铝粉末的影响

研究了碳热还原氧化铝合成尖晶石型氮氧化铝（γＡｌＯＮ）粉末。结果表明：氮氧化铝相是碳热还原法合成ＡｌＮ粉末的过渡相，受其稳定性的影响，很难在低于１６５０℃下制备出纯氮氧化铝相的粉末，但引入一定量的氧化镁可以在低于此温度下合成纯氮氧化铝相粉末。用ＸＲＤ，ＳＥＭ及ＥＭＰＡ分析了其相成分、形貌以及氮氧化铝相的晶格常数与外加剂引入量的关系。用Ｍａｌｖｅｒｎ激光粒度仪分析了合成的氮氧化铝粉末，其具有粒度小、粒径分布窄等特点。

高能球磨制备立方AlN及其高温相变

研究了高能球磨过程中Al2O3的相变,随着球磨时间的延长,粉末中发生了γ-Al2O3向α—Al2O3的转变．高能球磨20h,Al2O3部分非晶化,同时,有立方AIN生成．增加球磨强度,立方AIN生成量增加,650r／min高能球磨40h,AlN生成量达到72％．随后的氮气气氛退火实验发现,在500℃以上,立方氮化铝与氧化铝反应,生成AlON相．AlON相的生成,有效地降低了碳热还原氮化反应激活能．

等静压成型对氮氧化铝陶瓷透明性的影响

本文采用高纯Al2O3、AlN和Al粉为原料,用Y2O3和MgO作为烧结助剂,在150MPa下等静压成型,然后在氮气氛下,1850℃保温1h制备出透明尖晶石型氮氧化铝(AlON)陶瓷。结果表明,透明AlON陶瓷晶粒尺寸细小,晶粒发育完善且分布均匀,晶界平直光滑且无第二相的存在。用等静压成型能明显能明显提高紫外区和可见光区的透明性能,但对红外区影响不明显,其在紫外光区(200～1100nm)最大透光率为82%,在红外光区(1750～5000nm)最大透光率为98%,密度为3.70g/cm3,约为其理论密度的99.7%。

铝热还原法合成AlON粉体及其热力学分析

以微米级的Al粉和纳米级Al2O3粉为原料,在N2气氛下,通过铝热还原法,进行了AlON粉体的合成。实验表明,在1873～1923K之间,AlON相开始形成,到2023K时得到纯相AlON粉体。通过拟抛物线规则计算得到AlON的摩尔生成吉布斯能,进而算得AlON相形成的转变温度为1887K。热力学分析表明,铝热还原法合成AlON过程中,各物相易受气氛、温度的影响而表现出不同的热力学行为,进而影响合成的纯相AlON的固溶组分。实验结果与理论计算分析相符合。

铝镁碳体系中形成MgAlON尖晶石的探讨

采用SEM ,EDS,XRD和热力学分析等证明了在氮气和还原气氛下 ,铝镁碳砖高温处理后生成的尖晶石是MgAlON的尖晶石 ,不是单一的无氮镁铝尖晶石 .这是不同于现有看法的新观点 .

AlON对Al_2O_3-MgO钢包浇注料抗渣性的影响

在Al_2O_3-MgO钢包浇注料中引入6％的AlON后,用静态坩埚法考察了添加AlON的浇注料在不同气氛条件下1600℃ 3h的抗渣性,采用SEM分析了试样的显微结构。结果表明:在埋炭保护条件下,添加AlON后浇注料的抗渣性得到改善;在大气气氛中,未加抗氧化剂的试样的抗渣性恶化;分别加入SiC、Si和B_4C作抗氧化剂后,抗渣性虽有所改善,但仍比空白试样和含AlON试样在埋炭保护条件下的抗渣性稍差。抗渣性与加入到浇注料中的AlON是否氧化和材料内部能否形成和保持由尖晶石、六铅酸钙和刚玉构成的相组合有关。

放电等离子烧结合成单相MgAlON材料

以氮化铝、富铝镁铝尖晶石和氧化铝为原料 ,用放电等离子烧结 (SPS)技术合成了单相MgAlON,研究了其显微结构 ,并与用传统的无压烧结 (PLS)技术制备的单相MgAlON材料在显微结构和断裂行为上做了比较。结果表明 :用SPS法在 170 0℃保温 1min的条件下合成出的单相MgAlON材料 ,显微结构比用PLS法合成的更加均匀致密 ,且晶粒细小 ;前者的断裂模式主要是穿晶断裂 ,后者的断裂模式则主要是沿晶断裂。

碳热还原法合成纯相氮氧化铝粉体的研究

采用碳热还原法,利用纳米原料反应体系,并采用XRD研究合成工艺参数(碳粉的质量比、升温速率、保温时间等)对纯相氮氧化铝粉体制备的影响,在碳粉质量配比为5.6%,合成温度1800℃,保温2h时得出了纯相氮氧化铝粉体的最佳工艺条件,并利用TEM对合成纯相粉体的微观形貌进行观察。可以看出纳米原料反应体系具有制备粉体纯度高、保温时间短、反应温度低等特点。

AlON的合成工艺

分析了合成AlON的各种方法。用模式识别结合神经网络对碳热还原氮化合成AlON工艺进行了优化 ,利用模式逆映射得到了理想的合成工艺参数。对AlON体系进行了热力学初步分析 ,计算了温度为 2 0 73K时合成AlON的热力学参数状态图。根据热力学参数状态图所确定的条件 ,热压合成了AlON陶瓷。对所合成的AlON试样进行了X射线衍射标定及部分物理性能的测定。其密度为 3 .6 3g/cm3,约为其理论密度的 97.8%。

尖晶石型氮氧化铝的研究现状及应用

从氮氧化铝的研究现状来看 ,挖掘AlON材料的内在性能、研究可行的合成方法是两个关键技术 。

AlON加入量对MgO-Al_2O_3浇注料性能的影响

研究了还原气氛下在MgO -Al2 O3 浇注料中加入AlON对其性能的影响。结果表明 :(1)在 16 0 0℃热处理后 ,随着AlON加入量的增加 ,浇注体强度变化不大 ,体积密度略有下降 ;(2 )在16 0 0℃进行抗渣试验 ,材料的抗侵蚀性和抗渗透性都随着AlON加入量的增加而有明显的提高 ,这可能是由于形成的MgAlON固溶体对熔渣润湿性较差 ,有利于阻碍熔渣的侵蚀和渗透。

反应烧结法合成ALON粉体的研究

采用微米级Al粉和纳米级Al2O3粉为原料,在N2气氛保护下球磨,并在流动N2中煅烧,尝试了纯相ALON粉体的合成。通过改变合成温度和保温时间等工艺参数,使原料反应充分,并通过适当改变原料中Al的含量,以控制合成试样中过量AlN的产生。同时对合成的粉体用XRD进行物相的定性分析,研究了温度、保温时间和原料配比等参数对合成纯相粉体物相的影响,并用TEM对粉体微观形貌进行观察。结果表明,将原料中Al粉的质量比调整为10%后,在1800℃煅烧3h的条件下,可以得到纯相的ALON粉体。

AlON陶瓷的制备及性能

以 Al粉和 Al2 O3为原料 ,用铝粉氮化反应烧结技术 (RBAN)制备 Al ON陶瓷。氮化产物为纳米尺度的 Al N相 ,Al N纳米晶的高活性使得在 16 0 0℃即合成了 Al ON相 ,该温度低于相图显示的合成温度 (170 0℃ )。新生的细晶Al ON相有利于低温烧结 ,175 0℃制备出致密的 Al ON、Al2 O3- Al

透明AlON陶瓷研究现状及应用

主要介绍透明氮氧化铝(AlON)陶瓷的研究进展,对AlON的制备方法和应用做了综述和介绍,并对其发展前景和存在的问题作了展望与分析。

Al_5O_6N纳米粉体的制备与表征(英文)

在水介质保护下,以三硝基甲苯和铝粉为原料用冲击波等离子体技术由铝化炸药爆炸生成了碳/Al5O6N混合粉体,经过高温氧化除碳,获得了纯立方Al5O6N粉体。利用X射线衍射、Raman光谱、高分辨率透射电镜等对碳/Al5O6N混合粉体和纯Al5O6N粉体进行了分析。用差热-热重分析确定了最佳氧化除碳温度。结果表明:碳/Al5O6N混合粉体的最佳氧化除碳温度为600℃,煅烧1 h后可得到球形立方相Al5O6N粉体,平均粒径为30～40 nm,无明显团聚。冲击波等离子体制备纳米粉体时,由于水介质的强制快冷,可减少粉体生长的时间,控制粉体的团聚。