Разработка усовершенствованной технологии получения нитрида алюминия

• Автор: Елагин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Литературный обзор
Выводы к главе
Глава 2. Исходные материалы. Методы исследований физико-химических свойств
материалов
2.1 Исходные материалы
2.2 Методология и методы исследований
2.3 Определение кинетических параметров
Выводы к главе
Глава 3. Термодинамический анализ пирохимической технологии получения
нитрида алюминия
Выводы к главе
Глава 4. Экспериментальные результаты
4.1 Особенности аппаратурного оформления для исследования процесса
получения нитрида алюминия газофазным способом
4.2 Исследование кинетики процесса получения нитрида алюминия
4.2.1 Влияние температуры на процесс получения нитрида алюминия
4.2.2 Влияние давления азота на процесс получения нитрида алюминия
4.2.4 Влияние стехиометрического соотношения исходных компонентов на процесс синтеза нитрида алюминия
4.2.3 Влияние расхода азота на процесс получения нитрида алюминия
4.2.5 Определение энергии активации . процесса получения нитрида алюминия
4.3 Исследование продуктов взаимодействия
4.4 Низкотемпературный метод выделения нитрида алюминия из продуктов
взаимодействия
Выводы к главе
Глава 5. Обсуждение результатов исследования
5.1 К вопросу о механизме пирохимического газофазного процесса получения нитрида алюминия
5.2 Технологические операции процесса
5.3 Практическое использование
Выводы к главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Приложение
Приложение
Приложение

Введение
Актуальность темы исследования
На сегодняшний день нитрид алюминия зарекомендовал себя как материал, обладающий отличительной совокупностью физико-химических свойств. Из ряда керамических материалов со схожими характеристиками (оксид алюминия, оксид магния, оксид бериллия, нитрид бора) нитрид алюминия выделяют: высокая теплопроводность - до 258 Вт/(м-К) для поликристаллического материала и до 319 Вт/(мК) - в монокристалле [1], низкое значение температурного коэффициента линейного расширения (4,6-10‘6 К'1 при 20 - 500 °С) [2], высокий показатель твердости (9 по шкале Мооса) [3], устойчивость при нагреве до 2400 К в инертной среде (окисление на воздухе начинается около 1200 К) и высокая устойчивость к термоударам. Помимо этого, A1N обладает высокими удельным электрическим сопротивлением (1013 Ом-см) и относительной диэлектрической проницаемостью (8,8) [4]. Кроме того, нитрид алюминия проявляет коррозионную стойкость во многих агрессивных средах (например, в расплавах металлов и их солей) [5].
Вышеперечисленный набор свойств A1N позволяет предположить о перспективности его применения в различных отраслях промышленности России:
- электронной (микромодули, интегральные схемы, пленки из A1N в качестве активных элементов, светодиодная техника);
- электротехнической (модификатор композиционных материалов для обработки изделий электромашиностроения, повышающий коэффициент теплопроводности, а также улучшающий электроизоляционные характеристики композита);
- металлургической (футеровочный материал электролизных ванн, резервуаров, тиглей для получения расплавленных алюминия, олова, галлия, стекла и т. д.);
- в огнеупорном производстве (футеровочный материал широкого назначения, огнеупорная керамика);

конечного продукта. А при получении наноразмерных порошков A1N методом пульсирующей лазерной абляции требуется сложное аппаратурное оснащение (для генерации лазерного импульса в плазме и поддержания глубокого вакуума в системе).
Эти факторы сказываются на экономической эффективности технологии и непосредственно на стоимости конечного материала, поэтому большинство из исследованных методик не могут быть использованы в качестве основы для промышленного способа получения дисперсного нитрида алюминия.
6. На основании данных, представленных в таблице 1 можно сделать вывод о том, что для промышленного применения наиболее перспективным является способ, основанный на взаимодействии в газовой фазе легколетучих неорганических соединений алюминия с азотом или азотсодержащими газами; Это объясняется возможностью получения чистого высокодисперсного нитрида алюминия различной формы частиц в одностадийном процессе при относительно невысоких рабочих температурах.
Глава 2. Исходные материалы. Методы исследований физикохимических свойств материалов
2.1 Исходные материалы
В качестве исходных материалов для осуществления процесса требуются металлический алюминий, трифторид алюминия, газообразный азот. Аргон используется в процессе в качестве транспортного газа.
Требования к марке исходных материалов определяются механизмом поведения примесей в процессе синтеза и возможностью загрязнения получаемого нитрида алюминия. Для проведения экспериментов в качестве исходного металлического алюминия выбран алюминий гранулированный марки ЧДА по ТУ 6-09-3742-87.
Содержание примесей в алюминии данной марки приведены в таблице 2.1.