Tlenoazotek glinu - Aluminium oxynitride
Spinelowa struktura ALON
|
|
Nazwy | |
---|---|
Systematyczna nazwa IUPAC
Tlenoazotek glinu |
|
Identyfikatory | |
Skróty | ALON |
Nieruchomości | |
(AlN) x ·(Al 2 O 3 ) 1-x , 0,30 ≤ x ≤ 0,37 |
|
Wygląd zewnętrzny | Białe lub przezroczyste ciało stałe |
Gęstość | 3,691–3,696 g / cm 3 |
Temperatura topnienia | ~2150 °C |
nierozpuszczalny | |
Współczynnik załamania ( n D )
|
1,79 |
Struktura | |
spinel sześcienny | |
a = 794,6 pm
|
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
zweryfikuj ( co to jest ?) | |
Referencje do infoboksu | |
Tlenoazotek glinu (sprzedawany pod nazwą ALON przez Surmet Corporation) jest przezroczystą ceramiką składającą się z glinu , tlenu i azotu . ALON jest optycznie przezroczysty (≥ 80%) w zakresie bliskiego ultrafioletu , widzialnego i średniej podczerwieni widma elektromagnetycznego. Jest cztery razy twardszy niż szkło topionej krzemionki , 85% tak twardy jak szafir i prawie 115% tak twardy jak spinel glinianu magnezu . Ponieważ ma strukturę sześciennego spinelu , może być wytwarzany z przezroczystych okien, płyt, kopuł, prętów, rur i innych form przy użyciu konwencjonalnych technik przetwarzania proszku ceramicznego.
ALON to najtwardsza przezroczysta ceramika polikrystaliczna dostępna na rynku. Połączenie właściwości optycznych i mechanicznych czyni ten materiał wiodącym kandydatem do lekkich, wysokowydajnych przezroczystych pancerzy, takich jak okna kuloodporne i odporne na wybuchy, a także dla wielu wojskowych optoelektroniki na podczerwień . Wykazano, że pancerz oparty na ALON zatrzymuje wiele pocisków przeciwpancernych o sile do .50 BMG cal.
Jest dostępny na rynku w rozmiarach tak dużych, jak monolityczne okna 18 na 35 cali (460 mm × 890 mm).
Nieruchomości
- Mechaniczny
- Moduł Younga 334 GPa
- Moduł ścinania 135 GPa
- Współczynnik Poissona 0,24
- Twardość knoop 1800 kilogramów / mm 2 (0,2 kg obciążenia)
- Odporność na pękanie 2,0 MPa·m 1/2
- Wytrzymałość na zginanie 0,38–0,7 GPa
- Wytrzymałość na ściskanie 2,68 GPa
- Termiczna i optyczna
- Ciepło właściwe 0,781 J/(g·°C)
- Przewodność cieplna 12,3 W/(m·°C)
- Współczynnik rozszerzalności cieplnej ~4,7 × 10 − 6 /°C
- Zakres przezroczystości 200–5000 nm
ALON wydaje się być również odporny na promieniowanie i uszkodzenia spowodowane różnymi kwasami, zasadami i wodą.
Aplikacje
Oprócz zastosowania jako przezroczysty materiał pancerza, ALON jest używany jako okna optyczne na podczerwień. Jako taki ma zastosowanie jako komponent czujnika, specjalistyczne kopuły IR, okna do komunikacji laserowej oraz w niektórych zastosowaniach związanych z półprzewodnikami .
Jako przezroczysty materiał na pancerz, ALON zapewnia kuloodporny produkt o znacznie mniejszej wadze i grubości niż tradycyjne szkło kuloodporne. Został nazwany przezroczystym aluminium po fikcyjnym materiale Star Trek . Gruby na 1,6 cala (41 mm) pancerz ALON jest w stanie zatrzymać pociski przeciwpancerne .50 BMG , które mogą przebić 3,7 cala (94 mm) tradycyjnego laminatu szklanego .
W 2005 roku Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych rozpoczęły testowanie ALON, „osłaniać wojska”.
Produkcja
ALON może być wytwarzany jako okna, płyty, kopuły, pręty, rury i inne formy przy użyciu konwencjonalnych technik obróbki proszków ceramicznych. Jego skład może się nieznacznie różnić: zawartość glinu od około 30% do 36%, która ma wpływ na moduły objętościowe i ścinania tylko o 1-2%. Wyprodukowane wyroby zielone są poddawane obróbce cieplnej (zagęszczaniu) w podwyższonych temperaturach, a następnie szlifowaniu i polerowaniu do przezroczystości . Może wytrzymać temperatury około 2100 °C w atmosferze obojętnej. Szlifowanie i polerowanie znacznie poprawia odporność na uderzenia i inne właściwości mechaniczne pancerza.
Patenty
- Proces wytwarzania polikrystalicznego sześciennego tlenoazotku glinu JW McCauley Patent USA 4,241,000 , 1980
- Tlenoazotek glinu o ulepszonych właściwościach optycznych i metodzie wytwarzania TM Hartnett, RL Gentilman US Patent 4,481,300 , 1984
- Przezroczysty tlenoazotek glinu i sposób wytwarzania RL Gentilman, EA Maguire US Patent 4,520,116 , 1985; Patent USA 4,720,362 , 1988
- Przezroczysty artykuł ceramiczny na bazie tlenoazotekku glinu JP Mathers Patent US 5,231,062 , 1993
W kulturze popularnej
„ Przezroczyste aluminium ” stało się popularnym terminem po jego użyciu w filmie Star Trek IV: The Voyage Home z 1986 roku .
Zobacz też
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Wpływ dodatków spiekających na mikrostrukturę i właściwości ALON. Jechezkel Ashuach. Praca magisterska, Technion – Israel Institute of Technology, 2003
- Granice rozpuszczalności La i Y w tlenoazotek glinu (AlON) w 1870°C Lior Miller i Wayne D. Kaplan. Wydział Inżynierii Materiałowej, Technion, Hajfa, Izrael, 2006
- Przetwarzanie optycznie przezroczystego tlenoazotek glinu