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等离子体辅助机械力活化低温合成AlN的研究
| 论文题名： | 等离子体辅助机械力活化低温合成AlN的研究 |
| 关键词： | 功能陶瓷材料;热传导性能;电绝缘性;氮化铝;辅助机械 |
| 摘要： | 氮化铝(AlN)是一种新型的应用广泛的功能陶瓷材料，具有良好的热传导性能、电绝缘性及与硅接近的热膨胀系数等优良性质。随着船舶逐渐向智能化、自动化发展，AlN在船舶与海洋工程领域的应用越来越广泛。本文利用等离子体辅助机械力活化法在室温下合成了AlN。与常规的碳热还原法和直接氮化法相比，采用固态有机氮源通过DBDP辅助球磨合成AlN的温度显著降低。 本文对三种体系进行普通球磨和DBDP（介质阻挡放电等离子体）辅助球磨的研究，主要包括: (1)研究了以Al+NH3混合物为原料的气-固反应体系，发现NH3虽然化学性质比N2更活泼，但是由于气态氮源存在摩尔量小、与反应物接触不充分等局限性，导致无法在室温下通过DBDP辅助球磨直接制备出AlN。但DBD等离子体产生的高能粒子能有效细化粉体。 (2)研究了以N2为氮源，Al+LiOH·H2O混合物为原料的气-固反应体系，发现室温下两种球磨方式只在球磨1h时，获得极少量的AlN粉末。之后随球磨时间的增加，AlN衍射峰逐渐减弱并消失，这是因为球磨罐内的AlN随球磨的进行发生了水解反应。 (3)研究了以Al+ DAMN混合物为原料的固-固反应体系，发现随着球磨进行，成功的在室温下直接通过DBDP辅助球磨制备出AlN。得到的AlN转化率随时间的增加而逐渐升高，且DBDP辅助球磨的转化率为高于普通球磨。表明与单纯的机械能作用相比，等离子体与机械能的协同作用更有利于促进反应进行。 通过电学诊断发现，在等离子体辅助球磨过程中，得到了密集稳定的强脉冲放电，导致球磨时能够产生大量的高能粒子。对反应过程中各物质官能团的变化进行红外光谱分析，发现Al+DAMN能够合成AlN的主要原因是等离子体产生的高能粒子轰击粉体，使粉体局部产生“电热爆”效应，促进不稳定的DAMN逐渐失去腈基和胺基，这些游离的含氮基团与Al发生反应，合成AlN。对粉体进行热动力学分析，发现DBD产生的高能粒子具有高的热效应、动能及表面溅射和活化作用。能显著提高粉体的活性，降低反应活化能，从而在室温下直接制备出AlN。 |
| 作者： | 杨卓立 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 戴乐阳;吴宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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