Aluminijum kiseonik-nitrid
Aluminijum kiseonik-nitrid ili ALON - je keramika koja se sastoji od aluminijuma, kiseonika i azota. Ona se prodaje pod imenom ALON od strane Surmet korporacije.[3] ALON je optički transparentan (≥80%) u kratkotalasnoj ultraljubičastoj, vidljivoj i srednjoj infracrvenoj zračenju elektromagnetnog spektra. Četiri puta je tvrđi od kvarcnog stakla, 85% čvrst kao safir, i na skoro 15% tvrđi od magnezijum aluminat. Pošto ima kubnu strukturu spinela, može biti proizveden kao providno staklo, ploče, kupole, šipke, cijevi i drugi oblici pomoću klasične obrade keramičkog praha. ALON je najtvrđa providna polikristalna keramika trenutno komercijalno dostupna.[2] Spoj optičkih i mehaničkih osobina čini ovaj materijal veoma važnim kandidatom za sve primjene gdje je potreban lak oklop visokih performansi, kao što su prozori otporni na metke i ekpsloziv kao i za stakla na vojnoj optici. Oklop baziran na ALON-u je na testovima pokazao da može da zaustavi više projektila do kalibra 50.[4] Komercijalno je dostupan u veličinama do 46x89 centimetara.[5]
| |
| Nazivi | |
|---|---|
| Sistemski IUPAC naziv
Aluminijum kiseonik-nitrid | |
| Identifikacija | |
| Abrevijacija | ALON |
| Svojstva | |
| (AlN)x·(Al2O3)1−x, 0.30 ≤ x ≤ 0.37 | |
| Agregatno stanje | Čvrst, bijel ili providan |
| Gustina | 3,691–3.696 g/cm3[1] |
| Tačka topljenja | ~2150 °C[1] |
| nerastvorljiv | |
| Indeks refrakcije (nD) | 1.79[2] |
| Struktura | |
| Kristalna rešetka/struktura | Teseralni spinel |
a = 794.6 pm[2]
| |
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
 verifikuj (šta je   ?)
| |
| Reference infokutije | |
Osobine
uredi- Mehaničke
- Elastični modul 334 GPa
- Modul smicanja 135 GPA
- Puasonov koeficijent 0.24
- Tvrdoća po knupu 1800 kg/mm² (0.2 kg opterećenje)
- Žilavost 2.0 MPa·m1/2
- Otpornost na savijanje 0.38–0.7 GPa
- Jačina pritiska 2.68 GPa
- Toplotne i optički
- Specifična toplota 0.781 J/(g·°C)
- Toplotna provodljivost 12.3 W/(m·°C)
- Koeficijent toplotnog širenja ~4.7×10-6/°C
- Opseg transparentnost 200-5000 nm
ALON takođe izgleda je otpran na zračenja i otporan na oštećenja od raznih kiselina, baza i vode.[6]
Primjena
urediPored toga što se koristi kao providni oklop, ALON se koristi i kao infracrveni-optički prozor. Kao takav, on se može koristiti kao senzor komponenta, specifično za IC kupole, prozore za lasersku komunikaciju, kao i u nekim poluprovodničkim sistemima.[7][8]
Neprobojna stakla
urediKao materijal za providni oklop, ALON pruža neprobojni proizvod sa mnogo manje težine i debljine od tradicionalnog neprobojna stakla. Već su ga nazvali transparentani aluminijum po fiktivnom materijalu iz Zvezdanih staza.[9] ALON oklop debeo 4,07 cm je u stanju da zaustavi .50 Broving projektile namjenjene za probijanje oklopa, koji može da probije klasično neprobojno staklo od 9,40 cm.[10]
Proizvodnja
urediALON može da se proizvedene kao prozor, ploča, kupola, šipka, cijev ili neki drugi oblik pomoću uobičajenih keramičkih metoda koje koriste prah. Njegov sastav može neznatno da se razlikuje: sadržaj aluminijuma od oko 30% do 36%, što će uticati na module rasipanja i smicanja za samo 1 do 2%.[11] Nakon što se proizvod formira on mora biti podvrgnut termičkoj obradi pri visokim temperaturama, zatim slijedi brušenje i poliranje dok se ne stekne providnost. Može da izdrži temperaturu oko 2100 °C u inertnoj atmosferi. Brušenje i poliranje značajno poboljšava otpornost na udare i druge mehaničke osobine oklopa.[12]
Patenti
uredi- Proces dobijanja polikristalnog kubnog aluminijum kiseonik-nitrida JV Mekoli U.S. Patent 4.241.000, 1980
- Aluminijuma kiseonik-nitrid, poboljšane optičke karakteristike i metode proizvodnje TM Hartnet, RL GentilmanU.S. Patent 4.481.300, 1984
- Prozirni aluminijum kiseonik-nitrid i metodi proizvodnje RL Gentilman, EA Maguire U.S. Patent 4.520.116, 1985; U.S. Patent 4.720.362, 1988
- Prozirna keramička na bazi aluminijuma kiseonik-nitrida JP Mathers U.S. Patent 5.231.062, 1993
Reference
uredi- ^ a b Sales (2003). „ALON Optical Ceramic. Technical data” (PDF). Surmet Corporation. Arhivirano iz originala (.PDF) 12. 06. 2013. g. Pristupljeno 9. 1. 2009.
- ^ a b v Mohan Ramisetty et al. Transparent Polycrystalline Spinels Protect and Defend, American Ceramic Society Bulletin, vol.92, 2, 20–24 (2013)
- ^ Richard L. Gentilman et al. Transparent aluminum oxynitride and method of manufacture U.S. Patent 4.520.116 Issue date: May 28, 1985
- ^ M. Ramisetty et al. http://www.photonics.com/Article.aspx?AID=54521, Photonics Spectra, Aug 2013
- ^ Surmet Achieves Major Milestone on its ALON® Window Scale-up Program
- ^ 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.
- ^ Lee M. Goldman et al. ALON® Optical Ceramic Transparencies for Sensor and Armor Applications, Surmet
- ^ 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.
- ^ Optically Clear Aluminium Provides Bulletproof Protection Arhivirano na sajtu Wayback Machine (21. februar 2018), TSS, 3 June 2015, accessed 10 July 2015
- ^ Surmet's ALON® Transparent Armor 50 Caliber Test
- ^ 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.
- ^ Joseph M. Wahl et al. Recent Advances in ALONTM Optical Ceramic Arhivirano na sajtu Wayback Machine (1. mart 2020), Surmet