23099

بررسي عوامل موثر فرآيندي بر سنتز نانوذرات نيتريدآلومينيوم به روش فعال سازي مكانيكي و نيتريداسيون با افزودن هيدروكسيدهاي قليايي و هيدرازين

كارشناسي ارشد

سراميك

1396

1399/8/26

دكتر سيدمحمد ميركاظمي - دكتر هاجر قنبري

مواد و متالورژي

نيتريدآلومينيوم (AlN) از دسته سراميك‌هاي نيتريدي است كه به‌دليل ويژگي‌هاي كاربردي و جالب، توجه زيادي از پژوهشگران را به خود جلب كرده‌است. تاكنون نيز از روش‌هايي زيادي براي سنتز تجاري AlN، استفاده شده‌است. هدف از پژوهش حاضر، سنتز AlN به روش آلياژسازي مكانيكي با افزودن LiOH و Mg(OH)2 و سپس نيتريداسيون پيش‌سازنده آماده‌شده، در حضور گاز N2 است. به اين‌منظور، ابتدا پودر آلومينيوم با مورفولوژي‌هاي متفاوت (كروي، نامنظم و صفحه‌اي)، به همراه درصدهاي مختلفي از هيدروكسيد ليتيم و منيزيم، در حضور هيدرازين (جهت ايجاد شرايط احيايي)، به مدت زمان h 20 - h 1 آسياكاري و سپس عمليات نيتريداسيون در دماهاي °C1100 تا °C550 تحت اتمسفر نيتروژن انجام شد. براي بررسي فازي، آناليز XRD، بررسي پيوندي، آناليز FTIR و بررسي ريزساختاري، تصويربرداري FESEM انجام گرفت. نتايج نشان مي‌دهد با افزودن LiOH، سطح ذرات آلومينيوم دچار واكنش شده و آلومينيات ليتيم تشكيل مي‌شود كه به‌دليل ساختار بازتر، نيتروژن را به راحتي از خود عبور مي‌دهد و در دماي °C1100، نيتريدآلومينيوم هگزاگونالي با اندازه بلورك‌هاي nm 3±29، سنتز مي‌شود. اما با افزودن Mg(OH)2، به دليل سازوكار گاز- جامد (VS)، نانوميله‌هاي نيتريدآلومينيوم با قطر nm1±72 در دماي °C950 سنتز شدند.

1399/11/13

Investigation of effective process factors on the synthesis of aluminum nitride nanoparticles by mechanical activation and nitridation with the addition of alkali hydroxides and hydrazine

11/17/2021 12:00:00 AM

Aluminum nitride (AlN) is a non-oxide nitride ceramic with very strong covalent bonds. This material is very important due to its functional properties such as very high melting point and good thermal stability, high thermal conductivity, low thermal expansion coefficient, etc. So far, many methods have been used to synthesize AlN. However, the two methods of nitridation of aluminum metal in the presence of nitrogen gas and carbothermal-nitridation of alumina in the presence of carbon, are more widely used in industry. However, the synthesis temperature in the carbothermal method is high. the direct nitridation method due to the proximity of the nitridation temperature and the melting point of aluminum, aluminum particles tend to mass. On the other hand, during nitridation, a dense nitrogen layer forms on the surface of aluminum particles, which prevents nitridation from continuing at low temperatures. The aim of the present study was to synthesize AlN by mechanical alloying with the addition of LiOH and Mg(OH)2 and nitridation in N2 atmosphere. For this purpose, first aluminum powder with different percentages of lithium and magnesium hydroxide and addition of hydrazine to create reducing conditions, ground for 1h-20h and heat-treated at temperatures of 550°C to 1100°C in nitrogen atmosphere. For phase investigation, bond and microstructural examination, XRD, FTIR and FESEM analysis were done. The results show with the addition of LiOH, the surface of the aluminum particles reacts to form lithium aluminate which, due to its more open structure, pass nitrogen easily and at temperature of 1100°C, high purity hexagonal aluminum nitride with crystal size of 29±3 nm was synthesized. However, by adding Mg(OH)2, due to the VS mechanism, aluminum nitride nanorods with a diameter of 72±1 nm were synthesized at a temperature of 950°C.

نيتريدآلومينيوم , نيتريداسيون , هيدروكسيدليتيم , هيدروكسيد منيزيم , دما

Aluminum nitride , Nitridation , Lithium hydroxide , Magnesium hydroxide , Temperature