氮化铝晶须的制备技术研究

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1、山东人学硕一I：学位论文摘要随着现代高科技的迅速发展，新型陶瓷基复合材料、金属基复合材料和树脂基复合材料的优异性能越来越引起了世界各国材料科学工作者的关注。晶须是制备各种复合材料的主要补强增韧材料之一，新型复合材料的飞速发展极大地推动了各种晶须材料的研制和开发。晶须是原子排列高度有序，结晶完善的单晶体，具有断裂强度高、弹性模量大、耐高温、耐腐蚀等特点。利用晶须优异的力学和物理化学性能，将其与玻璃、陶瓷、金属、聚合物材料等进行复合，不仅可以提高基体材料的强度、改善其韧性，而且可以改变其物理化学性能，增加其功能性。氮化铝材料具

2、有热导率高、电绝缘性好、热膨胀系数低等优异的物理化学特性，是近年来发展迅速的一种新材料。氮化铝晶须不仅具有氮化铝材料的固有特性，而且具有长径比高、晶体结构完整，内部缺陷较少，其强度和模量高的特点。因此，氮化铝晶须是高性能氮化物及陶瓷复合材料的一种理想增韧材料。本文分别采用前驱体法和碳热还原法制备了氮化铝晶须，并系统研究了工艺条件对晶须物相组成和表面形貌的影响。以三聚氰胺和硝酸铝为主要原料，采用前驱体法制备了氮化铝晶须。。研究了不同原料配比、不同浓度和反应时间对制备前驱体的影响，研究了不掺碳、固相掺碳、液相掺碳、氮化温度及除

3、碳保温时间对制备晶须的影响。并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和光学显微镜对晶须和前驱体进行物相组成和形貌检测分析。研究结果表明：当原料配比C3H6N6／Al(N03)3·9H20--1：3，溶液浓度为O．2mol／L时，合成的A1N晶须前驱体的产率最高，可获得细长且尺寸大小均匀的前驱体，直径为1-29m，长度约为80¨m。通过固相掺碳和液相掺碳制备试样的主要成分是AIN，并且后者晶须纯度高、结晶度好。提高氮化温度利于晶须形成。经l800℃氮化，生成大量的AIN晶须，晶须形貌为表面光滑的长柱状，尺寸大小均匀，直径约为lpm，

4、长度为10-209m。在700℃下除碳保温240min时，残余碳成分即可全部除尽，获得纯度较高的氮化铝晶须。摘要以丫．氧化铝、a．氧化铝、氢氧化铝和活性碳为主要原料，采用碳热还原法制备了氮化铝晶须，研究了不同铝源、混合料湿混球磨时间和氮化温度对制备晶须的影响。并通过X射线衍射和扫描电子显微镜对晶须的成分组成和表面形貌进行分析。研究结果表明：以7．A1203和a．A1203为铝源制备的试样能合成AIN，但是存在大量的～203成分，以AI(OH)3为铝源制备试样的主要成分是A1N。延长球磨时间对碳热还原法制备氮化铝晶须具有促进

5、作用。混合料湿混球磨24h后制备试样的主要成分是氮化铝，且生成率接近100％。提高氮化温度有利于碳热还原反应的进行，有助于晶须的生成。混合料经1800"(2氮化后制备的晶须为粗短的棒状，直径为1-21arn，长度在20．309m之间。，关键词：晶须；氮化铝晶须；前驱体法；碳热还原法；生长机理n山东人学硕l：学位论文AbstractWithmodernhightechnologydevelopment，theexcellentperformanceofnewceramiccomposite，metalcompositeand

6、resincompositemoreandmoreattractedscientists’greatconcernintheworld．Whiskersareoneofmaterialsforenhancingthestronginthepreparationofvariouscomposite．Therapiddevelopmentofnewcompositeinrecentyearsgreatlycontributedtovariouswhiskerstodeveloping．Whiskersaresinglecrys

7、talsofcrystalperfection，andtheatomsarearrangedinhighdegreeoforder．Whiskershavefinecharacteristics，suchasahighbreakingstrengthandlargeelasticmodulus，resistanttotemperatureandcorrosionandSOon．Therefore，usingoftheexcellentmechanical，physicalandchemistrypropertiesofwh

8、iskers，thesematerialswhicharecompositedwiththeglass，ceramic，metals，polymers，notonlyimprovethestrengthandtoughnessofbodymaterials，butalsocanchangetheirph