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 ALONのスピネル構造
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| 名前 | |
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| 体系的なIUPAC名
アルミニウムオキシナイトライド | |
| 識別子 | |
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| 略語 | アロン |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| (AlN) x ·(Al 2 O 3 ) 1− x , 0.30 ≤ x ≤ 0.37 | |
| 外観 | 白色または透明の固体 |
| 密度 | 3.691–3.696 g / cm 3 [1] |
| 融点 | 約2150 ℃ [1] |
| 不溶性の | |
屈折率( n D )
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1.79 [2] |
| 構造 | |
| 立方スピネル | |
a = 794.6 pm [2]
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特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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アルミニウムオキシナイトライド（ Surmet Corporation [3]によりALONという名称で販売）は、アルミニウム、酸素、窒素からなる透明セラミックである。アルミニウムオキシナイトライドは、電磁スペクトルの近紫外線、可視光線、中波長赤外線領域において光学的に透明（厚さ2mmで80%以上）である。アルミニウムオキシナイトライドは、石英ガラスの4倍、サファイアの85% 、マグネシウムアルミネートスピネルのほぼ115%の硬度を有する。従来のセラミック粉末加工技術を使用して、透明な窓、プレート、ドーム、ロッド、チューブ、その他の形状に加工することができる。[要出典]
アルミニウムオキシナイトライドは、市販されている最も硬い多結晶透明セラミックです。[2] [更新が必要]比較的軽量で、独特の光学的および機械的特性があり、酸化や放射線に耐性があるため、防弾、耐爆性、光電子窓などの用途に有望です。[4]アルミニウムオキシナイトライドベースの装甲は、最大.50 BMGの複数の装甲貫通弾を阻止できることが示されています。[5]
プロパティ
アルミニウムオキシナイトライドは様々な酸、塩基、水に対して耐性があります。[6]
機械
アルミニウムオキシナイトライドは次のような機械的性質を持つ：[2]
- 圧縮強度2.68 GPa
- 曲げ強度0.38～0.7 GPa
- 破壊靭性2.0 MPa·m 1/2
- ヌープ硬度1800 kg/mm 2 (0.2 kg荷重)
- ポアソン比0.24
- せん断弾性率135 GPa
- ヤング率334 GPa
熱と光学
アルミニウムオキシナイトライドは次のような熱的および光学的特性を有する：[7]
アプリケーション
アルミニウム酸窒化物は赤外線光学窓に使用され、厚さ2mmで約4マイクロメートル以下の波長では80%以上の透過率を示し、約6マイクロメートルでは透過率がほぼゼロになります。[8]また、一部の半導体関連のアプリケーションではインターフェースパッシベーション層として実証されています。[9]
アルミニウムオキシナイトライドは、ガラスベースの透明装甲の半分以下の重量と厚さです。[10]厚さ1.6インチ（41 mm）のアルミニウムオキシナイトライド装甲は、従来のガラスラミネートの3.7インチ（94 mm）を貫通できる.50 BMG徹甲弾を阻止できます。[8] [11]
2005年、アメリカ空軍はアルミニウム酸窒化物ベースの装甲の試験を開始した。[12]
製造
アルミニウムオキシナイトライドは、従来のセラミック粉末加工技術を使用して、窓、プレート、ドーム、ロッド、チューブなどの形状に製造できます。その組成はわずかに変化します。アルミニウム含有量は約30％から36％ですが、体積弾性率とせん断弾性率にわずか1～2％しか影響しないと報告されています。[13]製造されたグリーンウェアは、高温で熱処理（緻密化）され、その後、透明になるまで研磨されます。不活性雰囲気で約2,100℃（2,370 K）の温度に耐えることができます。研磨と研削により、装甲の耐衝撃性やその他の機械的特性が大幅に向上します。[7]
特許
アルミニウム酸窒化物に関連する特許には以下のものがあります。
- 光学特性が改善されたアルミニウムオキシナイトライドおよびその製造方法 TM Hartnett、RL Gentilman米国特許 4,481,300、1984
- 多結晶立方晶アルミニウムオキシナイトライドの製造方法 JW McCauley米国特許 4,241,000、1980
- 透明アルミニウムオキシナイトライドおよび製造方法 RL Gentilman、EA Maguire米国特許 4,520,116、1985 年;米国特許 4,720,362、1988 年
- 透明アルミニウム酸窒化物系セラミック製品 JP Mathers米国特許 5,231,062、1993
参照
参考文献
- ^ ab 「ALON 光学セラミック。技術データ」（PDF） 。Surmet Corporation。2003年。 2013年6月12日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2009年1月9日閲覧。
- ^ abcd Mohan Ramisetty他「透明多結晶スピネルの保護と防御」アメリカセラミックス協会紀要、第 92 巻、2、20～24 ページ (2013 年)
- ^ 4520116、リチャード・L・ジェンティルマン、エドワード・A・マグワイア、レナード・E・ドルハート、「透明アルミニウムオキシナイトライドおよび製造方法」、1985年5月28日発行、サーメット社に譲渡
- ^ 「ドームと赤外線光学」Surmet。
- ^ Ramisetty, Mohan; Sastri, Suri A.; Goldman, Lee (2013 年 8 月)。「透明セラミックスは光学分野で幅広く利用されています」。Photonics Spectra。
- ^ Corbin, N (1989). 「アルミニウムオキシナイトライドスピネル：レビュー」.欧州セラミック協会誌. 5 (3): 143–154. doi :10.1016/0955-2219(89)90030-7.
- ^ ab Joseph M. Wahl他「ALON 光学セラミックの最近の進歩」、Surmet
- ^ ab Goldman, Lee M.; Twedt, Rich; Balasubramanian, Sreeram; Sastri, Suri (2011-05-20). Tustison, Randal W. (ed.). 「窓、ドーム、透明装甲アプリケーション向け ALON 光学セラミック透明材料」.窓とドームの技術と材料 XII . 8016. SPIE: 64–77. Bibcode :2011SPIE.8016E..08G. doi :10.1117/12.886122. S2CID 123044722.
- ^ Zhu, Ming; Tung, Chih-Hang; Yeo, Yee-Chia (2006). 「ガリウムヒ素上の高誘電率ゲート誘電体スタックのためのアルミニウムオキシナイトライド界面パッシベーション層」. Applied Physics Letters . 89 (20): 202903. Bibcode :2006ApPhL..89t2903Z. doi :10.1063/1.2388246 . 2022年2月11日閲覧。
- ^ セキュリティニュース (2015-06-03)。光学的に透明なアルミニウムが防弾保護を提供。TSS、2015年6月3日。2015年7月10日閲覧。2018年2月21日にWayback Machineにアーカイブ。
- ^ 「Surmet's ALON Transparent Armor 50 Caliber Test」。YouTube 。 2011年3月14日。2023年1月9日閲覧。
- ^ Schogol, Jeff (2005年10月30日). 「空軍がより軽量で透明なALON装甲をテスト」. Stars and Stripes . 2020年6月25日閲覧。
- ^ Graham, Earl K.; Munly, WC; McCauley , James W.; Corbin, Norman D. (1988). 「多結晶アルミニウムオキシナイトライドスピネルの弾性特性と圧力、温度、組成への依存性」アメリカセラミックス協会誌。71 (10): 807–812. doi :10.1111/j.1151-2916.1988.tb07527.x.
外部リンク
- 光学的に透明なアルミニウム酸窒化物の加工
- 「1870°C におけるアルミニウム酸窒化物 (AlON) 中の La および Y の溶解度限界」。Lior Miller および Wayne D. Kaplan。イスラエル、ハイファ、テクニオン、材料工学部、2006 年。
- 焼結添加剤が ALON の微細構造と特性に与える影響。Yechezkel Ashuach。修士論文、Technion – Israel Institute of Technology、2003 年。