Aluminiumoxinitrid (oder AlON) ist einKeramik, bestehend aus Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff. Das Material ist optisch transparent (> 80%) im ultravioletten, sichtbaren und Halbwellenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Im Ausland wird von Surmet Corporation unter der Marke ALON hergestellt. Kürzlich haben russische Wissenschaftler eine Technologie zur Herstellung von transparentem Aluminium entwickelt, die sich von importierten Analoga etwas unterscheidet.

transparentes Aluminium

Beschreibung

Die Entwicklung einer einzigartigen Legierung hat neue Perspektiven in der Verteidigungsindustrie, der Wissenschaft und im Bauwesen eröffnet. Nach offiziellen Angaben, ALON:

  • 4 mal stärker als gequenchtes Quarzglas;
  • 85% härter als Saphir;
  • fast 15% zuverlässiger als Spinell, hergestellt aus Magnesiumaluminat.

Der Mineralspinell ist übrigens ein direkter Konkurrent von transparentem Aluminium und in einer Reihe von Parametern schlechter als Oxynitrid.

ALON ist das am härtesten verfügbare zum VerkaufVertreter der polykristallinen transparenten Keramik. Die Kombination von optischen und mechanischen Eigenschaften macht dieses Material zu einem führenden Kandidat für leichte Hochleistungs-Panzerprodukte wie kugelsichere und explosionssichere Gläser, Elemente für infrarotoptische Systeme. Außerdem werden transparente, schlagfeste Fenster, Bullaugen, Platten, Kuppeln, Stäbe, Rohre und andere Produkte aus Aluminiumoxinitrid unter Verwendung traditioneller Technologien zur Verarbeitung von Keramikpulvern hergestellt.

Russische Wissenschaftler haben transparentes Aluminium geschaffen

Mechanische Eigenschaften

Oxynitrid aus Aluminium hat hervorragende Eigenschaften:

  • Elastizitätsmodul: 334 GPa.
  • Schermodul: 135 GPa.
  • Poisson-Zahl: 0,24.
  • Knoop-Härte: 1800 kg / mm2 bei einer Belastung von 0,2 kg.
  • Versagenswiderstand: 2 MPa · m1/2.
  • Biegefestigkeit: 0,38-0,7 GPa.
  • Druckfestigkeit: 2,68 GPa.

Optische und thermische Eigenschaften

Beim Testen von transparentem Aluminium wurden die folgenden Indikatoren erhalten:

  • Spezifische Wärme: 0,781 J / K
  • Wärmeleitfähigkeit: 12,3 W / (m · K).
  • Wärmeausdehnungskoeffizient: 4,7 × 10-6/ ° C
  • Transparenzbereich: 200-5000 nm.

ALON ist auch resistent gegen Strahlung und Schäden durch verschiedene Säuren, Laugen und Wasser.

transparentes Aluminiumoxynitrid

Empfangen

Transparentes Aluminiumoxynitrid wird hergestelltVerfahren zum Pulversintern ähnlich wie andere keramische Materialien. Während die US Navy mit der Entwicklung eines neuen kugelsicheren Materials namens künstlichem Spinell beschäftigt ist, veröffentlicht Surmet Corporation bereits eine eigene Version des "Panzerglases" namens ALON.

Entwickelt in den Labors von RaytheonEin spezielles Pulver wird in Formen gegeben und bei sehr hohen Temperaturen gehalten. Die Zusammensetzung der Mischung kann leicht variieren: der Aluminiumgehalt beträgt etwa 30% bis 36%, was die Eigenschaften geringfügig beeinflusst (die Diskrepanz beträgt nur 1-2%).

Der Erwärmungsprozess verursacht schnelles Ausdünnen undAbkühlen des Pulvers, wobei die Moleküle lose positioniert bleiben, als ob sie noch in flüssiger Form wären. Es ist diese Kristallstruktur, die transparentem Aluminium eine Festigkeit und Kratzfestigkeit verleiht, die mit Saphir vergleichbar ist.

Hergestellte Produkte sind thermisch exponiertVerarbeitung (Verdichtung) bei erhöhten Temperaturen, gefolgt von Schleifen und Polieren, bis Transparenz erreicht ist. Das Material hält Temperaturen bis 2100 ° C in Inertgasen stand. Schleifen und Polieren verbessern die Schlagzähigkeit und andere mechanische Eigenschaften erheblich.

Russische Wissenschaftler haben eine Technologie zur Herstellung von transparentem Aluminium entwickelt

Domestic analog

Russische Wissenschaftler haben transparentes Aluminium in2017 Jahr. Laut Experten des NIIU "MEPI" wurde die Produktionstechnologie deutlich verbessert. Bei der Herstellung von Preßlingen wird die Technik des Funkenplasmasinterns verwendet.

Anders als ausländische Kollegen, inländischEntwickler leiten die elektrische Entladung nicht durch das externe Heizelement, sondern direkt durch die Form. Wissenschaftler sagen, dass die inländische transparente Panzerung für Festigkeitseigenschaften vergleichbar mit Zirkonia ist, aber es hat eine hohe Schlagzähigkeit.

Vergleich von Aluminiumpanzerung mit kugelsicherem Glas

Herkömmliches kugelsicheres Glas besteht aus mehreren Schichten aus Polycarbonat, die zwischen zwei Glasschichten angeordnet sind. In ähnlicher Weise besteht die transparente Aluminiumpanzerung aus drei Schichten:

  • äußere Schicht - Aluminiumoxynitrid;
  • mittlere Schicht - Glas;
  • Rückschicht - Polymersubstrat.

Die Ähnlichkeit endet hier jedoch. Aluminiumpanzerung kann die gleichen Geschosse von kleinkalibrigen Waffen stoppen wie herkömmliches kugelsicheres Glas, aber selbst nach einem Schuss ohne charakteristische Risse bleibt es transparent. Außerdem ist die Stärke von ALON viel höher.

Die Panzerung kann aus Aluminiumoxinitrid bestehenes ist fast jede Form. Sie hat keine Angst vor Sand, Kies oder Staub. Die Beständigkeit gegenüber abrasiven Materialien ist sehr hoch. Trotz der ausgezeichneten Eigenschaften von transparentem Aluminium ist dieses Material nicht weit verbreitet. Die größte Abschreckung ist die Kosten (3-5 Mal teurer als herkömmliche kugelsicheres Glas). ALON wird derzeit hauptsächlich für Objektive von Beobachtungsinstrumenten und Raketensensoren verwendet.