մԵՆՅՈՒ
Լուրեր

Լուրեր

Տուն>Լուրեր

Թափանցիկ AlON կերամիկայի վերջին առաջընթացն ու մարտահրավերները

2023-05-10

Կերամիկան և դրանց կոմպոզիտները լայնորեն ուսումնասիրվել են տարբեր կիրառությունների համար՝ շնորհիվ իրենց յուրահատուկ քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների [1-7]: Դրանցից թափանցիկ կերամիկան լայն կիրառություն ունի բիզնեսի ոլորտում և ռազմական արդյունաբերության մեջ՝ շնորհիվ իրենց ակնառու օպտիկական, ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների [8−10]: Թափանցիկ կերամիկայից թափանցիկ ալյումինե օքսինիտրիդի (AlON) կերամիկան համարվում է գմբեթների, ինֆրակարմիր և տեսանելի պատուհանների, թափանցիկ զրահների և այլնի ամենակարևոր կերամիկաներից մեկը [11−13]: Համեմատած մեկ բյուրեղյա շափյուղայի հետ, որը հայտնի է որպես ամենակարծր թափանցիկ կերամիկա, պոլիբյուրեղային AlON կերամիկան ունի նման բնութագրեր ամրության, կարծրության և օպտիկական հատկությունների վրա, բայց ավելի մեծ ճկունություն է տալիս չափի և ձևի մեջ [14,15]: Հետևաբար, AlON կերամիկան գրավել է աճող հետազոտություն: γ-AlON-ը Al16,17O18-ի և AlN-ի պինդ լուծույթ է [19,20]: Բազմաթիվ մեթոդներ են ուսումնասիրվել AlON փոշի կամ AlON կերամիկա պատրաստելու համար, ինչպիսիք են՝ պինդ վիճակի ռեակցիան [21], ածխածնիացման մեթոդը Al22,23O24 [6.2], քիմիական գոլորշիների նստեցումը [25], սոլ–գելի մեթոդը [26], և լուծույթի այրման սինթեզը [3.99]: AlON-ի ժապավենի բացը չափվել է 200.9 էՎ [1]: TU-ն և այլոք [14] կիրառել են առաջին սկզբունքների խտության ֆունկցիոնալ տեսությունը (DFT)՝ ուսումնասիրելու Al vacancy-ի և Natoms-ի նախապատվությունը տեղում γ-AlON-ում: Գ-AlON-ի տիրույթի բացը և զանգվածային մոդուլի կառուցվածքային մոդելը, քանի որ AlXNUMXOXNUMXNXNUMX-ի տեղական կառուցվածքը հաշվարկվել է որպես N ատոմների XNUMX էՎ, իսկ γ-AlON-ում Al-ի թափուր տեղերը համապատասխանաբար չեն և XNUMX ԳՊա: Հաշվի առնելով լայն շերտը հստակ: γ-AlON-ի հատկությունները ցուցադրվում են բացվածքով՝ ցածր ֆոտոնային էներգիայի և բարձր Աղյուսակ XNUMX-ի հետ միասին [XNUMX]:

Ջերմային կայունությունը, AlON կերամիկան ուսումնասիրվել է որպես ֆոսֆորի մատրիցա: Որպես վերափոխման ֆոտոլյումինեսցենտային (UCPL) ֆոսֆոր՝ AlON-ը կարող է լիցքավորվել հազվագյուտ հողային տարրերով, ինչպիսիք են Eu27+ [28], Yb29+ [30], Tm4+ [4] և Ce31+ [32]: Վերջերս պարզվել է, որ ակնոցները, որոնք հիմնված են էժան AlON-ի վրա՝ համակցված 5-դիմեթիլ-ամինո-N-մեթիլ-90-սթիբազոլիումտոզիլատ (DAST) շերտով [5] և VO31 բարակ թաղանթով թափանցիկ AlON-ի վրա [6]: պոտենցիալ կիրառություն խելացի պատուհաններում: ALON(4)−DAST(33)−ALON(34)-ը գերազանցում է արդյունաբերության ստանդարտ առևտրային պատուհանների ապակիները՝ ամենաէժան, թեթև և ամենակոշտ ակնոցներով [35]: Ավելին, Ti11,13,36,37AlXNUMXV-ը հաջողությամբ պատրաստվել է AlON կերամիկայի վրա՝ ակտիվ տարրերի հղկման մեթոդի միջոցով, և կոմպոզիտը ցուցադրել է հիանալի մեխանիկական հատկություններ [XNUMX]: Հարկ է նշել, որ HXNUMXBOXNUMX [XNUMX] և հողային տարրերի (Sc, La, Pr, Sm, Gd, Dy, Er և Yb) [XNUMX] սինթրման նոր հավելումները տարբերվում էին սովորական YXNUMXOXNUMX, LaXNUMXOXNUMX և MgO-ից։ Թեև բարելավված մեթոդները, սինթրման նոր հավելումները, ավելի բարդ հողային տարրերի դոպինգը և թարմ ուսումնասիրված կիրառումը և այլն, լայնորեն մշակվել են, համակարգված, նպատակային և արդիական ամփոփումը դեռևս բացակայում է [XNUMX]: Ավելին, AlON կերամիկայի որոշ չլուծված խնդիրներ և նոր մարտահրավերներ խոչընդոտում են դրանց առևտրային առաջխաղացմանն ու կիրառմանը: Հետևաբար, այս հոդվածը վերցնում է թափանցիկ AlON կերամիկայի ամենավերջին և քննադատական ​​ակնարկը պատրաստման մեթոդների, սինթրման հավելումների, սինթրինգի տեխնոլոգիաների, մարտահրավերների և զարգացման հեռանկարների առումով:


FIG 1

  FIG 1

    

                  Աղյուսակ 1 γ-AlON-ի հատկությունները [14]                          

ParameterԱրժեք
Խտություն/(g·cm−3)3.71
Ցանցային պարամետր/Å7.947
Հալման կետ/°C2140
Յանգի մոդուլ/GPa323.6
Կտրման մոդուլ/GPa130.4
Միկրոկարծրություն / GPa19.5
Պուասոնի հարաբերակցությունը, μ0.24
Ճկման ուժ / ՄՊա300.1 34.5 ±
Ջերմային ընդլայնում/°C−17.8 × 10−6
Ջերմահաղորդականություն/(W·m−1 ·K−1)12.6
բեկման ինդեքս (Λ=4.0 մկմ)/%1.66
Կոտրվածքային ամրություն/(MPa·m1/2)2.0

AlON-ն ունի խորանարդ սպինելի կառուցվածք՝ Fd3m տիեզերական խմբի հետ [38,39]: Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում [40], N և O ատոմները տեղակայված են 32e տեղամասերում, իսկ Al ատոմները՝ 16d և 8a տեղամասերում: Փորձարարական արդյունքների հիման վրա և տեսական

1964 թվականին երկուականի առաջին փուլային դիագրամըAlXNUMXOXNUMX−AlN կազմը հրատարակվել է LEJUS-ի կողմից [43]: Այնուհետև, MCCAULEY-ը և այլոք [44,45] զեկուցեցին կեղծ երկուական Al1.013O105−AlN կազմի ավելի ամբողջական փուլային հավասարակշռության դիագրամ՝ հոսող ազոտի տակ 2×44 Պա, ինչպես ցույց է տրված Նկար XNUMX-ում [XNUMX]: Բացի փորձնական որոշումից, հաշվարկներից, AlON-ի մշտական ​​անիոնային կառուցվածքի մոդելը կարելի է նկարագրել բանաձևով. Al(64+x)/3V(8−x)/3O32−xNx, որտեղ 2≤x≤5 [39−42]: Այնուամենայնիվ, դժվար է հաստատել, որ որոշ հետազոտողներ փորձել են հաշվարկել AlON կայունության շրջանը և կեղծ երկուական Al36,46O49−AlN համակարգը՝ հիմնվելով փորձարարական տվյալների և ֆազային հավասարակշռության դիագրամի առկա թերմոդինամիկական տվյալների վրա [XNUMX-XNUMX] . Այնուամենայնիվ, փորձերում տեղի ունեցող փուլային տարանջատումը դեռևս հնարավոր չէ փոփոխել՝ քիչ փորձնական տեղեկատվության պատճառով: 

FIG 2

FIG 2

Հայտնի է, որ կերամիկան առանձնանում է հատիկներով, հատիկների սահմաններով և ծակոտկենությամբ և այլն (նկ. 3):)[50,51]: Ինչպես նշվեց նախկինում, AlON կերամիկաներն ունեն իզոտրոպ խորանարդ վանդակավոր կառուցվածք, ինչը նրանց օպտիկապես թափանցիկ լինելու կարևոր պատճառներից մեկն է: Լույսի ցրման աղբյուրների շարքում ծակոտկենությունը ամենակարևոր գործոնն է՝ որոշելու, թե արդյոք կերամիկան կարող է լինել թափանցիկ, թե ոչ: Նվազագույն ծակոտկենությունը պետք է լինի տեսական խտության 99.9%-ից ավելի, իսկ հատիկների սահմաններում ծակոտիների չափը պետք է լինի լույսի ալիքի երկարությունից փոքր կամ չպետք է գոյություն ունենա: Հացահատիկի սահմանները կերամիկայի մեջ անխուսափելի առկայություն են և զգալի ազդեցություն ունեն թափանցիկության վրա: Այսպիսով, ակնկալվում է, որ հացահատիկի բարձր որակի սահմանները և ավելի փոքր և միատեսակ չափսերով հատիկները կստանան բարձր թափանցիկ AlON կերամիկա: Ախտահանող հավելումների օգտագործումը սովորաբար կարող է վերացնել մնացորդային ծակոտիները եռման ժամանակ, բայց դա կհանգեցնի լույսի նոր ցրման կենտրոնների կերամիկայի, երկրորդական փուլի և ներդիրների: Որպես լույսի ցրման երկու կարևոր աղբյուրներ՝ ծակոտկենությունը և հատիկի սահմանները պետք է հնարավորինս կրճատվեն: SHAHBAZI et al [51] մանրամասն նկարագրել են թափանցիկ կերամիկան, թափանցիկության արդյունավետ պարամետրերը, Mie տեսությունը և Fraunhofer տեսությունը:

Նկար 3

FIG 3 

Մինչ օրս բազմաթիվ մեթոդներ են հաղորդվել AlON հզորության կամ AlON կերամիկայի պատրաստման համար, ինչպիսիք են պինդ վիճակի ռեակցիան [18,52−55], կարբոնացման մեթոդը Al19,56O61-ից [21,62−22,63], քիմիական գոլորշիների նստեցումը [XNUMX։ ] և sol−gel մեթոդը [XNUMX]: Ուսումնասիրությունների մեծ մասը կենտրոնացած էր բարձր ջերմաստիճանում AlXNUMXOXNUMX-ի և AlN-ի պինդ վիճակի ռեակցիայի և AlXNUMXOXNUMX-ի նվազեցման կարբոնացման մեթոդի վրա:

Պինդ վիճակի մեթոդը պարզ և սովորական մոտեցում է բազմաթիվ միացությունների պատրաստման համար: Բարձր ջերմաստիճանում պինդ վիճակի ռեակցիայի ամենամեծ առավելություններից մեկն այն է, որ հումք կարելի է ձեռք բերել առանց ջանքերի: Al5O9-ի և AlN-ի ռեակցիան AlON-ի առաջացման համար կարելի է նկարագրել որպես 13,64AlN+XNUMXAlXNUMXOXNUMX→ AlXNUMXOXNUMXNXNUMX[XNUMX]: Բարձր մաքուր AlXNUMXOXNUMX և AlN հզորությունները հասանելի են շուկայում և կարող են ուղղակիորեն օգտագործվել AlON հզորություններ կամ նույնիսկ կիսաթափանցիկ AlON կերամիկա արտադրելու համար: AlON կերամիկայի մեկ քայլով պատրաստումը կարող է ոչ միայն էապես նվազեցնել սինթրման արժեքը, այլև պարզեցնել սինթրման գործընթացը, ինչպես նաև հեշտությամբ հասնել լայնածավալ արտադրության: Այնուամենայնիվ, փոշիները կարող են ագրեգացվել կամ խառնվել անհամասեռ կերպով, ինչը հանգեցնում է AlON կերամիկայի վատ թափանցիկության: Մինչդեռ բարձր մաքրության ուլտրաֆին AlN-ը թանկ է, ինչը մեծացնում է արտադրության արժեքը: Ինչպես ցույց է տրված Նկ. 4(a), MCCAULEY-ը և ORBIN-ը [52] նախ պատրաստեցին կիսաթափանցիկ AlON սկավառակը և ներկայացրեցին AlON-ի բարձր ջերմաստիճանի նուրբ ֆազային դիագրամը կեղծ AlXNUMXOXNUMX−AlN կոմպոզիցիայի միացման երկայնքով: Հեղուկ փուլային սինթրինգի գործընթացը օգտագործվել է PATEL-ի և այլոց կողմից [65] թափանցիկ AlON կերամիկա արտադրելու համար: α-Al27O30-ը XNUMX−XNUMX մոլ.% միջակայքում նախ խառնվել է AlN-ի հետ: Այնուհետև գնդիկավոր ֆրեզից հետո խառնուրդը սեղմել են գնդիկների մեջ: Գնդիկները սինթրեվել են 1950–2025 °C ջերմաստիճանում 10–60 րոպե, և մասնակի նյութերը կարող են ձևավորել հեղուկ փուլ՝ խթանելու համար սինթրումը այս փուլում։ Այնուհետև համակարգի ջերմաստիճանը իջավ 50−100 °C-ով և պահպանվեց ևս 8−20 ժամ՝ խտությունը և թափանցիկությունը հետագա բարելավման համար: CHEN-ը և այլոք [66] սկզբում սինթեզեցին մաքուր AlON:Ce3+ հզորության փուլը 1780 °C ազոտում, այնուհետև ամբողջությամբ խիտ և թափանցիկ AlON:Ce3+ կերամիկա ստացվեց հեղուկ-ֆազային օժանդակությամբ առանց ճնշման սինթրման միջոցով 1900 °C 20 ժամ: (Նկ. 4(ա) և (բ)): Բացի AlON փոշիների պատրաստման և այնուհետև կիսաթափանցիկ AlON կերամիկայի պատրաստման մեթոդի ուղղակի սինթեզից, պինդ վիճակում, որն օգտագործվում է AlON կերամիկա արտադրելու համար: Հիմնական մեթոդը, LI et al [67], որն օգտագործեց AlXNUMXOXNUMX և AlN փոշիների առավելությունն այս մեթոդի մեջ է հումքի ցածր գնի մեջ՝ միաֆազ հումքի արագ սինթեզման և արդյունաբերական AlON հզորությունների հնարավորության մեջ առաջին հերթին պինդ վիճակում: մեթոդ. Հետո՝ արտադրություն։ Այնուամենայնիվ, սինթրման պայմաններն այն են, որ պատրաստված AlON փոշիները մանրացված են նուրբ բարդույթի մեջ, և դժվար է ճշգրիտ կառավարել AlON փոշիները, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 4(դ) և (ե): Al2OXNUMX-ի և C-ի հարաբերակցությունը, իսկ AlON-ը հեշտությամբ թափանցիկ է AlON կերամիկական արտադրությունը՝ քայքայվելով AlXNUMXOXNUMX-ի և AlN-ի NXNUMX-ում առանց ճնշման, բարձր ջերմաստիճանում ստացված նուրբ AlON մթնոլորտը սինթրելով: Այս բոլոր փոշիները և AlON-ի ներգծային հաղորդունակությունը կարող են հանգեցնել ոչ մաքուր AlON փոշիների: JIN և այլք [84.3]-ում կերամիկական 100% (d1 մմ × 68 մմ) առաջին անգամ արտադրվել է Al3.7OXNUMX / XNUMX մկմ (Նկար. 4(զ) և (է)):

Նկար 4

FIG 4 

Ածխաջերմային նվազեցման և նիտրիդացման կարբոջերմային նիտրացման խառնուրդը, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 5 (a−c). Գործընթացի ընթացքում ածխածնի շերտի (CRN) մոտեցումը սկզբում օգտագործվել է Al1959O39 մասնիկի մակերեսի վրա արտադրելու համար, պարզվել է, որ YAMAGUCHI-ի կողմից AlON-ի միացությունը ուժեղ է և հետաձգում է Al80O2000 YANAGIDA-ի միաձուլումն ու աճը 1950 թվականին [8]: CRN-ն ամենաշատ մասնիկն է: Վերջապես, թափանցիկ AlON կերամիկա՝ 5 նմ-ում 69%-ից բարձր ներհոսող հաղորդունակությամբ, կարելի է ձեռք բերել երկաստիճան կարբոջերմային նիտրացման մեթոդով ազոտում 1.1 °C ջերմաստիճանում 2.2 ժամվա ընթացքում (նկ. 1.1(դ)): SHAN-ը և ուրիշները [5] զեկուցել են, որ և՛ երկմոդալ (~82.1 մկմ և ~3600 մկմ), և՛ միամոդալ (~1820 մկմ) AlON փոշիներ կարելի է ձեռք բերել՝ օգտագործելով CRN մեթոդով պատրաստված AlON փոշի գնդիկավոր աղացը ( Նկար 2.5(ե) և (զ)): Նրանք պարզել են, որ AlON փոշին երկմոդալ մասնիկների չափի բաշխմամբ (PSD) արագ խտացում ունի սինթրման գործընթացի ընթացքում, և գերազանց թափանցիկ AlON կերամիկա մինչև 5% ինֆրակարմիր հաղորդունակությամբ ~ XNUMX նմ-ում ազոտի մեջ XNUMX °C ջերմաստիճանում XNUMX ժամ շարունակ առանց ճնշման սինթրեվել է: (Նկար XNUMX(g))


Նկար 5

FIG 5

Նուրբ և մաքուր γ-AlON փոշիները հաջողությամբ պատրաստվել են YUAN-ի և այլոց կողմից [70] կոմբինացիոն մեթոդի միջոցով (նկ. 6(ա) և (բ)): Նրանք հետագայում օգտագործեցին γ-AlON փոշիները AlON կերամիկա արտադրելու համար և ուսումնասիրեցին զույգ լամելների ազդեցությունը նրանց մեխանիկական ամրության վրա (Նկար 6(c−j)) [71]: Նրանք պարզել են, որ երկվորյակ շերտերն ու սահմանները բարձրանում են խոշոր չափի AlON կերամիկայի մեջ միջին հատիկի չափի մեծացման հետ, ինչը խոստումնալից մոտեցում է ապահովում թափանցիկ կերամիկան մեծ հատիկներով ուժեղացնելու համար: 

Մինչ այժմ կան նաև այլ մեթոդներ՝ AlON փոշի կամ կերամիկա սինթեզելու համար: Օրինակ՝ ASPAR-ը և այլոք [62] պատրաստեցին AlON միացությունը՝ օգտագործելով ամոնիակ, տրիմեթիլալյումին և ազոտի օքսիդ՝ քիմիական գոլորշիների նստեցմամբ (CVD) մեթոդ. Պարզվել է, որ ջերմաստիճանը և ճնշումը էական ազդեցություն ունեն հավասարակշռության բաղադրության վրա՝ փոփոխելով առկա CO-ի քանակը: IRENE-ը և այլոք [21] նույնպես կիրառեցին CVD մեթոդը՝ սիլիցիումի վրա AlxOyNz ֆիլմեր արտադրելու համար: Կարևոր է, որ փուլը կարելի է կառավարել՝ կարգավորելով NH72/CO73 գազի հարաբերակցությունը և պատրաստման ջերմաստիճանը, KIM և այլք [74] մշակել են ցածր ջերմաստիճանի սոլ-գելի վրա հիմնված մոտեցում՝ Al-ON համակարգ ստանալու համար, թեև դա կարող է դժվար լինել: այս գործընթացում հիդրազինի նիտրիդային նախադրյալը: Որոշ այլ ազոտային նյութեր ուսումնասիրվել են նրանց հետագա հետազոտության ընթացքում: KIKKAWA-ն և այլոք [XNUMX] արտադրեցին AlON-ը օքսիդի պրեկուրսորի ամոնիակի նիտրիդացման միջոցով, որն արտադրվում էր գլիցինի գելը ալյումինի նիտրատով պեպպտացնելու միջոցով: Բացի այդ, պլազմային ռեակտորը նախագծվել է AlON նանոփոշիներ սինթեզելու համար՝ համաձայն Al փոշի փոխազդեցության ամոնիակի և օդի հետ ջերմային ազոտային պլազմայում [XNUMX] Պատրաստված նանոփոշիների փուլային, քիմիական և ցրման բաղադրությունները փոխկապակցված են. պլազմային գործընթացի պարամետրերը և ռեակտորի դիզայնը:

Բարձր թափանցիկության AlON կերամիկա ստանալու համար պետք է ավելացվեն սինթրինգային հավելումներ՝ սինթրման ընթացքում մնացորդային ծակոտիները վերացնելու համար, որոնք լույսի ցրման կենտրոնն են: Ներկայումս AlON-ի համար տարբեր սինթերման հավելումներ, ինչպիսիք են Y67O69,75, La80O2, MgO, SiO69 և CaCO3, լայնորեն ուսումնասիրվել են [82.1−3600−0.5]: Ըստ սինթրինգային հավելումների տեսակների՝ մենք ամփոփեցինք AlON կերամիկայի բնորոշ թափանցիկության արդյունքները տարբեր սինթրինգային հավելումներով, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 7-ում: Օրինակ, SHAN-ը և այլոք [76] զեկուցել են, որ AlON կերամիկայի ներգծային հաղորդունակությունը (86 մմ հաստությամբ) 3.5% է 2000 նմ ալիքի երկարության վրա 0.15 wt.% Y0.55O2-ով: SiO81-ը նախ կիրառվել է որպես AlON կերամիկայի սինթրման հավելում (Նկար 0.12(բ)) [0.09]: Նրանք պարզեցին, որ AlON կերամիկական հաղորդունակությունը մինչև 80.3% է (2 մմ հաստությամբ) 400 նմ և զգայուն չէ հավելումների կոնցենտրացիայի նկատմամբ 7−68 wt.% SiO0.1-ով: Որոշ հետազոտողներ օգտագործել են երկու տեսակի սինթրինգային հավելումներ՝ բարձր թափանցիկ AlON կերամիկա արտադրելու համար: WANG-ը և այլոք [0.08] օգտագործել են 0.025 wt.% Y81O1−1100wt.% La81O7 որպես համահավելումներ AlON կերամիկայի համար՝ ստանալով 82% (1870 մմ հաստությամբ) հաղորդունակություն 498 նմ-ում (Նկար 82(a)): . Նրանք հայտնեցին, որ Y10+-ը և La6+-ը սիներգիկ ազդեցություն ունեն հացահատիկի աճի վրա, իսկ Y1775+-ը բարելավում է հացահատիկի սահմանի շարժունակությունը և նպաստում հացահատիկի աճին, մինչդեռ La128+-ն արգելակում է հացահատիկի աճը: JIN և այլք [10] սինթրած AlON կերամիկա, որն օգտագործում է երեք տեսակի սինթրման հավելումներ՝ առանց ճնշման, կազմված 6 wt.% MgO, 4000 wt.% Y10O6 և XNUMX wt.% LaXNUMXOXNUMX, և հասել է հաղորդունակություն (մմ XNUMX մմ: հաստությունը) XNUMX նմ. Վերջերս YXNUMXOXNUMX−LaXNUMXOXNUMX− MnO-ը որպես բաղադրյալ սինտրինգային հավելում թափանցիկ AlON կերամիկա պատրաստելու համար ուսումնասիրվել է WANG և այլոց կողմից [XNUMX] (նկ. XNUMX(d)): AlON-ում սինտրինգային հավելումների լուծելիության սահմանները ուսումնասիրվել են MILLER-ի և KAPLAN-ի կողմից [XNUMX]՝ օգտագործելով ալիքի երկարության ցրման սպեկտրոսկոպիան, որը տեղադրված է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի վրա: Նրանք պարզել են, որ La, Y և Mg լուծելիության սահմանները AlON-ում XNUMX °C ջերմաստիճանում համապատասխանաբար եղել են (XNUMX±XNUMX)×XNUMX−XNUMX, (XNUMX±XNUMX)×XNUMX−XNUMX և >XNUMX×XNUMX−XNUMX: 


Նկար 7

FIG 6

Բացի Y34O35-ի, La8O0.1-ի և MgO-ի սովորական սինթրինգային հավելումներից, հետազոտվել են նաև H80BO8 հիմնված եռակի կոմպոզիտային [34] և հողային տարրերի [81] սինթրման նոր հավելումները: Ինչպես պատկերված է Նկ. 4(a) և (b) տարատեսակ հազվագյուտ հողային տարրեր (Sc, La, Pr, Sm, Gd, Dy, Er և Yb) համակարգված կերպով ուսումնասիրվել են՝ համապատասխանաբար որպես թափանցիկ AlON կերամիկայի համար սինթրեման հավելում: Պարզվել է, որ AlON կերամիկա 600 wt.% Pr-նիտրատով ներկայացրել է ամենաբարձր հաղորդունակությունը՝ ~ 0.12% երկքայլ առանց ճնշման սինթրման միջոցով (Նկար XNUMX(գ)), ինչը ցույց է տալիս, որ հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են լինել խոստումնալից այլընտրանքային սինթրում: հավելում. Վերջերս, օգտագործելով YXNUMXOXNUMX−MgAlXNUMXOXNUMX−HXNUMXBOXNUMX որպես համակցման հավելում, YANG-ը և ուրիշները [XNUMX] ստացան AlON կերամիկա՝ XNUMX% (XNUMX մմ հաստությամբ) հաղորդունակությամբ XNUMX նմ XNUMX նմ-ով մեկ քայլով H₃BO ռեակտիվ սինթերի ժամանակ: պարունակությունը կազմել է XNUMX wt.% (Նկար 8(դ)): 


Նկար 8

FIG 7


      Աղյուսակ 2 AlON կերամիկայի թափանցիկության արդյունքները տարբեր սինթրինգային հավելումներով

Ախտահանման հավելումների տեսակըYXNUMXOXNUMX պարունակություն/wt.%LaXNUMXOXNUMX պարունակություն/wt.%MgO պարունակություն/ wt.%SiOXNUMX պարունակություն/ wt.%CaCO₃ պարունակություն/ wt.%Ալիքի երկարություն/նմՓոխանցում/%Հաստություն / մմՀղիություն.
1



0.15-0.55
2000863.5[76]




0.43700853[79]
0.5



370084.31[67]
0.5



360082.13[69]

0.02


110074.64.2[75]
20.120.09


40080.32[80]
0.4
0.25

200086.11[78]
0.05
0.2

2000841.5[77]
30.080.0250.1

1100811[68]


Նախքան սինթրինգը, AlON փոշիների կանաչ գնդիկները սովորաբար ձևավորվում են չոր գործընթացով, ներառյալ ճնշման տակ միակողմանի մամլիչը և սառը իզոստատիկ մամլիչը, կամ թաց գործընթացով, ներառյալ գել-ձուլումը [8,63,83]: ALON կերամիկա պատրաստելու համար հետազոտվել են սինթրինգի բազմաթիվ տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են առանց ճնշման սինթրինգը [56,58,67,68,77,79], վակուումային սինթրինգը [65], տաք սեղմումը [84], միկրոալիքային սինթերինգը [85,86], կայծային պլազմայի սինթրում [87−89] և տաք իզոստատիկ սեղմում [75,76,78,90,91]: AlON կերամիկայի պատրաստման ընդհանուր մեթոդների առավելություններն ու թերությունները ներկայացված են Աղյուսակ 3-ում: Առանց ճնշման սինթրինգը սինթրինգի առավել ավանդական տեխնոլոգիան է և ծախսարդյունավետ է տարբեր չափերի և ձևերի AlON կերամիկայի զանգվածային արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, բարձր թափանցիկ AlON կերամիկա ձեռք բերելու համար սովորաբար պահանջվում են թրծման բարձր ջերմաստիճան, երկար թրծման ժամանակ և սինթրման հավելումներ: LI և այլոք [67] զեկուցել են մի շարք թափանցիկ AlON կերամիկաների՝ d100 մմ × 1 մմ չափսերով, առանց ճնշման սինթրմանով 1950 °C-ում 12 ժամվա ընթացքում գրաֆիտային վառարանում հոսող N2 մթնոլորտում: AlON կերամիկայի (1 մմ հաստությամբ) ներգծային հաղորդունակությունը 84.3% է 3.7 մկմ ալիքի երկարության վրա՝ 0.5 wt.% Y92O65: Վակուումային սինթրինգը կերամիկայից գազը վերացնելու արդյունավետ սինթրինգային տեխնոլոգիա է [2]: PATEL-ը և այլոք [3] օգտագործել են բարձր մաքրության Al2000O8 և AlN հզորությունները որպես հումք՝ պատրաստելու կիսաթափանցիկ AlON կերամիկա 32 °C ջերմաստիճանում 1900 ժամ և 8 ՄՊա ճնշման տակ տաք սեղմման պայմաններում, այնուհետև 8 °C-ում ավելի քան 84: ժ վակուումում. Տաք սեղմումով (HP) սինթրինգը կարող է կիրառվել առանցքային ճնշում գործադրելու համար՝ արագացնելու հզորությունների շարժումը և կանաչ գնդիկը լիովին խիտ դարձնելու համար համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում: Բայց HP սինթերինգը հարմար չէ մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, և արտադրությունը թանկ է, և անխուսափելիորեն կարող են հայտնվել կեղտեր և թերություններ: Ածխածնով աղտոտվածությունը հեռացնելու համար անհրաժեշտ է հետբուծման գործընթաց [1900]: TAKEDA-ն և HOSAKA-ն [1] ստացան թափանցիկ λ-AlON կերամիկա 20 °C ջերմաստիճանում XNUMX ժամ և XNUMX ՄՊա ճնշման տակ տաք սեղմման տակ: Միկրոալիքային սինթրինգը ունի բարձր էներգաարդյունավետություն, ծախսերի խնայողություն, Ցածր այրման ջերմաստիճանը, ուժեղացված ռեակցիան և սինթրման արագությունը: Միկրոալիքային գործընթացում փոխարկված միկրոալիքային էներգիան կարող է տաքանալ հենց նմուշի ծավալի ներսում: CHENG-ը և այլոք [85] դժգոհել են, որ միկրոալիքային գործընթացում 1800 ժամ 1 °C ջերմաստիճանում 60 °C ջերմաստիճանում սինթրեված AlON-ը ունի 87% ընդհանուր փոխանցում: Կայծային պլազմայի սինթրինգը (SPS), որը նաև կոչվում է իմպուլսային էլեկտրական հոսանքի սինթրինգ, կարող է իրականացնել խիտ թափանցիկ կերամիկա՝ նուրբ հատիկներով՝ շնորհիվ իր կարճ սինթրման ժամանակի և ցածր ջերմաստիճանի՝ ճնշման տակ իմպուլսային DC-ի օգնությամբ: Այսպիսով, հացահատիկի աճը կարող է կրճատվել: SHAN-ը և այլոք [1600] արտադրեցին բարձր թափանցիկ AlON կերամիկա SPS-ի միջոցով 50 °C ցածր ջերմաստիճանում և 250−60 °C/րոպե արագ տաքացման արագությամբ 1.4 ՄՊա ճնշման տակ: Ստացված AlON կերամիկայի (80.6 մմ հաստությամբ) առավելագույն հաղորդունակությունը XNUMX% է: 


Նկար 8

FIG 8


Աղյուսակ 3 AlON կերամիկայի ընդհանուր պատրաստման մեթոդների առավելություններն ու թերությունները

Պատրաստման եղանակԱռավելությունԴժգոհություն
Առանց ճնշման սինթրինգՊարզ գործընթաց, որը հարմար է մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, սարքավորումների ցածր պահանջներ և բարձր արդյունքՑածր էներգաարդյունավետություն և սինթրման երկար ժամանակ
Վակուումային սինթերինգՊարզ գործընթաց, որը հարմար է մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, սարքավորումների ցածր պահանջներ և բարձր արդյունքՑածր էներգաարդյունավետություն և սինթրման երկար ժամանակ
Կայծային պլազմայի սինթրումԲարձր էներգաարդյունավետություն, սինթրման ցածր ջերմաստիճան, եռման կարճ ժամանակ և ծախսերի խնայողությունՀարմար չէ մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, սարքավորումների մեծ պահանջարկ և ցածր արդյունք
Միկրոալիքային սինթրինգԲարձր էներգաարդյունավետություն, սինթրման ցածր ջերմաստիճան, եռման կարճ ժամանակ և ծախսերի խնայողությունՀարմար չէ մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, սարքավորումների մեծ պահանջարկ և ցածր արդյունք
Տաք սեղմումով սինթրինգԲարձր հաղորդունակություն, բարձր խտություն և ցածր մնացորդային ծակոտիներՀարմար չէ մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, սարքավորումների մեծ պահանջներ, ցածր արդյունք, բարդ գործընթաց և բարձր արժեք
Տաք իզոստատիկ սեղմումԲարձր հաղորդունակություն, բարձր խտություն և ցածր մնացորդային ծակոտիներՀարմար չէ մեծ և բարդ նմուշներ պատրաստելու համար, Սարքավորման բարձր պահանջներ, ցածր արդյունք, բարդ գործընթաց և բարձր արժեք


 Տաք իզոստատիկ սեղմում (HIP) ամենահզոր սինթրման տեխնոլոգիան է՝ հասնելու առավելագույն խտության և բարձրորակ օպտիկական հաղորդիչ կերամիկայի՝ ի վերջո նվազեցնելով կերամիկայի մնացորդային ծակոտիները [8,11,93,94]: Բարձր ջերմաստիճանի սինթերման ժամանակ HIP սարքավորումը կարող է կիրառվել գազի իզոստատիկ ճնշման միջոցով: Նկար 9-ը ցույց է տալիս HIP-ով ծակոտիների վերացման միկրոկառուցվածքի մոդելի սխեմատիկ դիագրամը [8,95]: Սովորաբար, զգալիորեն դժվար է վերացնել մնացորդային ծակոտիները սինթրինգի այլ տեխնոլոգիաներով: Լրացուցիչ HIP պրոցեդուրա է պահանջվում մնացորդային ծակոտիները վերացնելու և տեսական արժեքին շատ մոտ խտությունը և հաղորդունակությունը մեծացնելու համար: 


Նկար 9

FIG 9


Այս աշխատանքին աջակցել են Չինաստանի Ցզյանսի նահանգային բնական գիտությունների հիմնադրամը (թիվ 20192BAB216009), Չինաստանի Հունան նահանգի Գիտության և տեխնոլոգիաների պլանավորման նախագիծը (թիվ 2019WK2051) և Չանշա, Հունան, Չինաստան, Գիտության և տեխնոլոգիաների նախագիծը (No. kh2003023):






Որտեղից
ACME Xingsha Industrial Park, East Liangtang Rd. , Չանշա քաղաք, Հունան
Հեռախոս
+ 86 151 7315 3690 -(Jessie Mobile)
E-Mail
overseas@sinoacme.cn
WhatsApp
+86 151 1643 6885
Մեր Մասին

Հիմնադրվել է 1999 թվականին, ACME-ն (Madvanced Corporation for Materials & Equipments) գտնվում է Xingsha արդյունաբերական պարկում՝ 100,000 մ2 տարածքով: ACME-ն բարձր տեխնոլոգիական ձեռնարկություն է, որը մասնագիտացած է նոր նյութերի և էներգիայի համար արդյունաբերական ջեռուցման սարքավորումների արտադրության մեջ:Գաղտնիության քաղաքականություն | Ընդհանուր դրույթներր եւ պայմանները

Հետադարձ կապ
Advanced Corporation for Materials & Equipments| Կայքի քարտեզ