氮化鋁晶須的制備技術研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代高科技的迅速發(fā)展，新型陶瓷基復合材料、金屬基復合材料和樹脂基復合材料的優(yōu)異性能越來越引起了世界各國材料科學工作者的關注。晶須是制備各種復合材料的主要補強增韌材料之一，新型復合材料的飛速發(fā)展極大地推動了各種晶須材料的研制和開發(fā)。
　　 晶須是原子排列高度有序，結晶完善的單晶體，具有斷裂強度高、彈性模量大、耐高溫、耐腐蝕等特點。利用晶須優(yōu)異的力學和物理化學性能，將其與玻璃、陶瓷、金屬、聚合物材料等進行復合，不僅可以提高基體材

2、料的強度、改善其韌性，而且可以改變其物理化學性能，增加其功能性。
　　 氮化鋁材料具有熱導率高、電絕緣性好、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)異的物理化學特性，是近年來發(fā)展迅速的一種新材料。氮化鋁晶須不僅具有氮化鋁材料的固有特性，而且具有長徑比高、晶體結構完整，內(nèi)部缺陷較少，其強度和模量高的特點。因此，氮化鋁晶須是高性能氮化物及陶瓷復合材料的一種理想增韌材料。本文分別采用前驅(qū)體法和碳熱還原法制備了氮化鋁晶須，并系統(tǒng)研究了工藝條件對晶須物相組成和表

3、面形貌的影響。
　　 以三聚氰胺和硝酸鋁為主要原料，采用前驅(qū)體法制備了氮化鋁晶須。研究了不同原料配比、不同濃度和反應時間對制備前驅(qū)體的影響，研究了不摻碳、固相摻碳、液相摻碳、氮化溫度及除碳保溫時間對制備晶須的影響。并通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡和光學顯微鏡對晶須和前驅(qū)體進行物相組成和形貌檢測分析。
　　 研究結果表明：當原料配比C3H6N6/Al(NO3)3·9H2O=1:3，溶液濃度為0.2mol/L時，合成的AlN

4、晶須前驅(qū)體的產(chǎn)率最高，可獲得細長且尺寸大小均勻的前驅(qū)體，直徑為1-2μm，長度約為80μm。通過固相摻碳和液相摻碳制備試樣的主要成分是AlN，并且后者晶須純度高、結晶度好。提高氮化溫度利于晶須形成。經(jīng)1800℃氮化，生成大量的AlN晶須，晶須形貌為表面光滑的長柱狀，尺寸大小均勻，直徑約為1μm，長度為10-20μm。在700℃下除碳保溫240min時，殘余碳成分即可全部除盡，獲得純度較高的氮化鋁晶須。
　　 以r-氧化鋁、α-氧

5、化鋁、氫氧化鋁和活性碳為主要原料，采用碳熱還原法制備了氮化鋁晶須，研究了不同鋁源、混合料濕混球磨時間和氮化溫度對制備晶須的影響。并通過X射線衍射和掃描電子顯微鏡對晶須的成分組成和表面形貌進行分析。
　　 研究結果表明：以γ-Al2O3和α-Al2O3為鋁源制備的試樣能合成AlN，但是存在大量的Al2O3成分，以Al(OH)3為鋁源制備試樣的主要成分是AlN。延長球磨時間對碳熱還原法制備氮化鋁晶須具有促進作用?；旌狭蠞窕烨蚰?4h