Oxinitruro de aluminio

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Oxinitruro de aluminio
Identificadores
Número CAS 12633-97-5[1]
Propiedades físicas
Apariencia Blanco o transparente sólido
Densidad 3.88 kg/m3; 0,00388 g/cm3
Punto de fusión 2140 K (1867 °C)
Punto de ebullición 3000 K (2727 °C)
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

El oxinitruro de aluminio o (ALON) es una cerámica policristalina transparente con estructura cristalina cúbica de espinela compuesto por aluminio, oxígeno y nitrógeno. En la actualidad se comercializa bajo el nombre de ALON por Surmet Corporation y se describe en la patente de los EE. UU. (4.520.116). ALON es ópticamente transparente ( ≥ 80 %) en el ultravioleta cercano , regiones visible y del infrarrojo cercano del espectro electromagnético . Es 4 veces más duro que el vidrio de sílice fundida , el 85 % tan duro como el zafiro y casi un 15 % más dura que la espinela de aluminato de magnesio. El material es estable hasta 1200 ° C ( 2190 ° F). Puede ser fabricado con ventanas transparentes , placas , cúpulas , varillas, tubos y otras formas utilizando técnicas de procesamiento de polvos cerámicos convencionales. Debido a su relativamente bajo peso, propiedades ópticas y mecánicas y su resistencia a los daños causados por la oxidación o la radiación, se muestra prometedor para su uso como infrarrojos, de alta temperatura y ventanas balísticos y resistentes a explosiones . Los métodos de fabricación se siguen perfeccionando . El costo es similar al de zafiro sintético. Una vez fabricado y pulido como un parabrisas, el material cuesta (año 2005) de 10 a 15 centavos. por pulgada cuadrada.

Propiedades[editar]

Mecánica

  • Módulo de Young: 334 GPa
  • Módulo de cizallamiento: 135 GPa
  • Relación de Poisson: 0,24
  • Dureza Knoop: 1800 kg/mm2 ( 0,2 kg de carga)
  • Resistencia a la fractura: 2,0 MPa · m1 / 2
  • Resistencia a la flexión: 0,38-0,7 GPa
  • Resistencia a la compresión: 2,68 GPa

Térmica y óptica

Otras

Estructura

  • Estructura critalina: cúbica

En una revisión de 1989 , Corbin resumió investigaciones que muestran que ALON parece ser resistente a los daños de varios ácidos , bases y agua por radiación.

Aplicaciones[editar]

El ALON se utiliza en diversas aplicaciones de defensa y de infrarrojos (IR ) relacionados, tales como sensores de reconocimiento de la especialidad , domos IR con diferentes formas, como hemisférico , bóvedas ojivales hiper- hemisférica y tangentes , armaduras transparentes , ventanas para las comunicaciones por láser , y en algunas de semiconductores . Una vez formado y pulido, los costos de las materias son de 10 a 15 dólares a EE.UU. por cm2 para las ventanas de instrumentos de 2 mm a 5 mm de espesor , en gran volumen ( costos revisados de 2012) . En 2005, se empezó a examinar de forma experimental para la Fuerza Aérea de EE.UU. como capa exterior transparente para vehículos blindados, de importancia crucial para las ventanas de los citados vehículos blindados. Otras aplicaciones incluyen semiconductores y accesorios especiales. También es usado para cúpulas frontales para sensores en misiles.

Fabricación[editar]

El ALON es un material cerámico policristalino que puede ser fabricado para ventanas, placas , cúpulas , varillas, tubos y otras formas utilizando técnicas de procesamiento de polvos cerámicos convencionales. Está hecho principalmente de aluminio , oxígeno , y nitrógeno , y puede variar ligeramente en sus componentes (por ejemplo, variando el contenido de aluminio de aproximadamente 30 % a 36 % , que se ha informado para afectar a los módulos a granel y de corte por sólo 1-2 % .) El greenware fabricado se somete a un tratamiento térmico ( densificación ) a temperaturas elevadas seguido de esmerilado y pulido a la transparencia . Sigue siendo transparente hasta aproximadamente 2.100 ° C. La molienda y pulido mejora sustancialmente la resistencia al impacto y otras propiedades mecánicas de la armadura . Las densidades de 85 % del valor teórico se puede lograr. Es 85 % tan duro como el zafiro y el 15 % más dura que la espinela de aluminato de magnesio. ALON es cuatro veces más duro que el vidrio de sílice fundida , por lo que es útil en una amplia gama de aplicaciones de blindaje .

Los objetos se forman a partir de polvos prensadas, fundidas o moldeadas. Los objetos se conforman entonces por densificación por calentamiento en un horno, y se pule hasta hacerlo transparente. El pulido mejora sustancialmente la resistencia del blindaje al impacto.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  • Surmet Corporation, ed (PDF). ALON: ópticas de cerámica. 1. http://www.surmet.com/docs/Product_sheet_ALON.pdf. Consultado el 01/09/2009. 
  • la Fuerza Aérea de las pruebas nueva blindaje transparente para Laura Lundin
  • Materiales Avanzados Insituto de Investigaciones en Materiales UNAM, vol. 3, pag5. Sales (2003). ALON Optical Ceramic. Technical data (.PDF). Surmet Corporation. Retrieved 2009-01-09.
  • Lee M. Goldman et al. ALON® Optical Ceramic Transparencies for Sensor andArmor Applications, Surmet
  • Richard L. Gentilman et al. Transparent aluminum oxynitride and method of manufacture U.S. Patent 4,520,116 Issue date: May 28, 1985
  • Joseph M. Wahl et al. Recent Advances in ALONTM Optical Ceramic, Surmet
  • 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.
  • 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.
  • 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. Martínez Vázquez, Ana. “ALON o Zafiro“.

Enlaces externos[editar]