Алуминијум кисеоник-нитрид

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Алуминијум кисеоник-нитрид
Nazivi
Sistemski IUPAC naziv
Алуминијум кисеоник-нитрид
Идентификација
Абревијација ALON
Својства
(AlN)x·(Al2O3)1−x,
0.30 ≤ x ≤ 0.37
Агрегатно стање Чврст, бијел или провидан
Густина 3.691–3.696 g/cm3[1]
Тачка топљења ~2150 °C[1]
нерастворљив
Индекс рефракције (nD) 1.79[2]
Структура
Кристална решетка/структура Тесерални спинел
a = 794.6 pm[2]
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY verifikuj (šta je ДаYНеН ?)
Reference infokutije

Алуминијум кисеоник-нитрид или АЛОН - је керамика која се састоји од алуминијума, кисеоника и азота. Она се продаје под именом АЛОН од стране Сурмет корпорације.[3] АЛОН је оптички транспарентан (≥80%) у краткоталасној ултраљубичастој, видљивој и средњој инфрацрвеној зрачењу електромагнетног спектра. Четири пута је тврђи од кварцног стакла, 85% чврст као сафир, и на скоро 15% тврђи од магнезијум алуминат. Пошто има кубну структуру спинела, може бити произведен као провидно стакло, плоче, куполе, шипке, цијеви и други облици помоћу класичне обраде керамичког праха. АЛОН је најтврђа провидна поликристална керамика тренутно комерцијално доступна.[2] Спој оптичких и механичких особина чини овај материјал веома важним кандидатом за све примјене гдје је потребан лак оклоп високих перформанси, као што су прозори отпорни на метке и екпслозив као и  за стакла на војној оптици. Оклоп базиран на АЛОН-у  је на тестовима показао да може да заустави више пројектила до калибра 50.[4] Комерцијално је доступан у величинама до 46x89 центиметара.[5]

Особине[уреди]

Механичке
  • Еластични модул 334 GPa
  • Модул смицања 135 GPA
  • Пуасонов коефицијент 0.24
  • Тврдоћа по кнупу 1800 kg/mm2 (0.2 kg оптерећење)
  • Жилавост 2.0 MPa·m1/2
  • Отпорност на савијање 0.38–0.7 GPa
  • Јачина притиска 2.68 GPa
Топлотне и оптички

АЛОН такође изгледа је отпран на зрачења и отпоран на  оштећења од разних киселина, база и воде.[6]

Примјена[уреди]

Поред тога што се користи као провидни оклоп, АЛОН се користи и као инфрацрвени-оптички прозор. Као такав, он се може користити као сензор компонента, специфично за ИЦ куполе, прозоре за ласерску комуникацију, као и у неким полупроводничким системима.[7][8]

Непробојна стакла[уреди]

Као материјал за провидни оклоп, АЛОН пружа непробојни  производ са много мање тежине и дебљине од традиционалног непробојна стакла. Већ су га назвали транспарентани алуминијум по фиктивном материјалу из Звезданих стаза.[9] АЛОН оклоп дебео 4.07 cm је у стању да заустави .50 Бровинг пројектиле намјењене за пробијање оклопа, који може да пробије класично непробојно стакло од 9.40 cm.[10]

Производња[уреди]

АЛОН може да се произведене као прозор, плоча, купола, шипка, цијев или неки други облик помоћу уобичајених керамичких метода које користе прах. Његов састав може незнатно да се разликује: садржај алуминијума од око 30% до 36%, што ће утицати на модуле расипања и смицања за  само 1 до 2%.[11] Након што се производ формира он мора бити подвргнут термичкој обради при високим температурама, затим слиједи брушење и полирање док се не стекне провидност. Може да издржи температуру око 2100 °C у инертној атмосфери. Брушење и полирање значајно побољшава отпорност на ударе и друге механичке особине оклопа.[12]

Патенти[уреди]

  • Процес добијања поликристалног кубног алуминијум кисеоник-нитрида ЈВ Меколи U.S. Patent 4.241.000, 1980
  • Алуминијума кисеоник-нитрид, побољшане оптичке карактеристике и методе производње ТМ Хартнет, РЛ ГентилманU.S. Patent 4.481.300, 1984
  • Прозирни алуминијум кисеоник-нитрид и методи производње РЛ Гентилман, ЕА Магуире U.S. Patent 4.520.116, 1985; U.S. Patent 4.720.362, 1988
  • Прозирна керамичка на бази алуминијума кисеоник-нитрида ЈП Матхерс U.S. Patent 5.231.062, 1993

Референце[уреди]

  1. 1,0 1,1 Sales (2003). „ALON Optical Ceramic. Technical data” (.PDF). Surmet Corporation. Приступљено 9. 1. 2009. 
  2. 2,0 2,1 2,2 Mohan Ramisetty et al. Transparent Polycrystalline Spinels Protect and Defend, American Ceramic Society Bulletin, vol.92, 2, 20–24 (2013)
  3. ^ Richard L. Gentilman et al. Transparent aluminum oxynitride and method of manufacture U.S. Patent 4.520.116 Issue date: May 28, 1985
  4. ^ M. Ramisetty et al. http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=54521, Photonics Spectra, Aug 2013
  5. ^ Surmet Achieves Major Milestone on its ALON® Window Scale-up Program
  6. ^ Corbin, N (1989). „Aluminum oxynitride spinel: A review”. Journal of the European Ceramic Society. 5 (3): 143—154. doi:10.1016/0955-2219(89)90030-7. 
  7. ^ Lee M. Goldman et al. ALON® Optical Ceramic Transparencies for Sensor and Armor Applications, Surmet
  8. ^ Zhu, Ming; Tung, Chih-Hang; Yeo, Yee-Chia (2006). „Aluminum oxynitride interfacial passivation layer for high-permittivity gate dielectric stack on gallium arsenide”. Applied Physics Letters. 89 (20): 202903. doi:10.1063/1.2388246. 
  9. ^ Optically Clear Aluminium Provides Bulletproof Protection, TSS, 3 June 2015, accessed 10 July 2015
  10. ^ Surmet's ALON® Transparent Armor 50 Caliber Test
  11. ^ Graham, Earl K.; Munly, W.C.; McCauley, James W.; Corbin, Norman D. (1988). „Elastic properties of polycrystalline aluminum oxynitride spinel and their dependence on pressure, temperature and composition”. Journal of the American Ceramic Society. 71 (10): 807—812. doi:10.1111/j.1151-2916.1988.tb07527.x. 
  12. ^ Joseph M. Wahl et al. Recent Advances in ALONTM Optical Ceramic, Surmet