Stabilität und Haltbarkeit von Aluminiumnitridkeramik in extremen Umgebungen

---

Aluminiumnitrid (AlN)-Keramiken sind anorganische, nichtmetallische Hochleistungswerkstoffe, die aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften eine hervorragende Stabilität und Haltbarkeit in extremen Umgebungen aufweisen.

1、 Hohe Temperaturstabilität
Aluminiumnitridkeramiken haben einen extrem hohen Schmelzpunkt (>2200 ℃) und können ihre chemische Stabilität und strukturelle Integrität auch bei extrem hohen Temperaturen aufrechterhalten. Experimente haben gezeigt, dass Aluminiumnitridkeramik bei Temperaturen von bis zu 2000 ℃ lange Zeit stabil bleiben kann, ohne sich zu verformen oder Risse zu bekommen. Darüber hinaus nimmt die Biegefestigkeit bei 1300 ℃ im Vergleich zur Raumtemperatur nur um etwa 20% ab, während die Festigkeit von Aluminiumoxid und Siliziumnitrid bei hohen Temperaturen um 50% abnehmen kann. Diese ausgezeichnete Hochtemperaturstabilität macht es zu einem idealen Material für Bereiche wie die Luft- und Raumfahrt und elektronische Hochtemperaturgeräte.

2、 Stabilität bei niedrigen Temperaturen
Aluminiumnitrid-Keramik zeigt auch in Niedrigtemperaturumgebungen eine gute Leistung. Ihr niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient (etwa 4,5 ppm/° C) macht sie weniger anfällig für thermische Spannungen bei Temperaturschwankungen, wodurch Risse oder Ausfälle aufgrund von Wärmeausdehnung und -kontraktion vermieden werden. Diese Eigenschaft verschafft ihm erhebliche Vorteile bei der Anwendung von elektronischen Geräten bei niedrigen Temperaturen und in Tieftemperaturumgebungen.

3、 Chemische Stabilität
Aluminiumnitridkeramik ist chemisch sehr stabil und kann in verschiedenen rauen chemischen Umgebungen seine Leistung beibehalten. Es ist beständig gegen die meisten geschmolzenen Salze wie Chloride und Kryolith und weist eine gute Korrosionsbeständigkeit in anorganischen Säuren auf. Wenn Aluminiumnitrid jedoch der Luft ausgesetzt wird, oxidiert die Oberfläche langsam und bildet eine Al ₂ O3-Schicht, aber diese Oxidschicht kann das Material noch bei Temperaturen von bis zu 1370 ℃ schützen. Außerdem löst sich Aluminiumnitrid in stark alkalischen Lösungen allmählich auf.

4、 Dauerhaftigkeitsprüfung
hohe Temperaturbeständigkeit
In Experimenten, die extreme Hochtemperaturumgebungen simulieren, können Aluminiumnitridkeramiken Temperaturen von bis zu 2000 ℃ über einen langen Zeitraum standhalten, ohne sich zu verformen oder Risse zu bekommen. Aufgrund dieser Hochtemperaturbeständigkeit eignet sie sich gut für Anwendungen wie Hochtemperaturofenauskleidungen und Hochtemperatursensoren.

Mechanische Ausdauer
Aluminiumnitridkeramiken haben eine hohe Härte (Vickershärte von etwa 12-16 GPa) und Biegefestigkeit (300-500 MPa), und ihre Festigkeit nimmt mit steigender Temperatur langsam ab. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet sie sich gut für Anwendungen wie Bearbeitungswerkzeuge (z. B. Schneidwerkzeuge, Fräser) und Formen.

chemische Beständigkeit
Die Haltbarkeit von Aluminiumnitridkeramik bei langfristiger Exposition gegenüber chemischer Korrosion wurde ebenfalls überprüft. Sie weist eine gute Korrosionsbeständigkeit in sauren Umgebungen auf, kann aber in alkalischen Umgebungen allmählich erodieren. Bei der Auswahl von Aluminiumnitridkeramiken als Werkstoffe ist es daher notwendig, sie auf der Grundlage der spezifischen Anwendungsumgebung zu bewerten.

5、 Anwendungsbereiche
Elektronische Verpackungen
Aluminiumnitridkeramik hat sich aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit (180-260 W/m - K), ihrer niedrigen Dielektrizitätskonstante (ca. 8,0) und ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu einem idealen Wärmeableitungs-Substratmaterial für elektronische Geräte mit hoher Leistung entwickelt. Es wird häufig in Halbleitergehäusen, Hochfrequenzkommunikationsgeräten und Mikrowellengeräten verwendet.
EADS
Der hohe Schmelzpunkt und die ausgezeichnete Hochtemperaturstabilität von Aluminiumnitridkeramik machen sie zur idealen Wahl für Hochtemperaturbauteile in der Luft- und Raumfahrtindustrie. So können Aluminiumnitridkeramiken beispielsweise für Bauteile wie Düsen, Turbinenschaufeln und Brennkammern in Flugzeugtriebwerken verwendet werden.
Industrielle Anwendungen
Aluminiumnitridkeramik kann auch zur Herstellung von Hochtemperaturtiegeln, Schutzrohren und Gussformen verwendet werden. Ihre Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Metall macht sie zu einer wichtigen Anwendung in der metallurgischen Industrie.

Die Stabilität und Haltbarkeit der Aluminiumnitrid-Keramik in extremen Umgebungen machen sie zu einer idealen Wahl für Hochleistungsmaterialien. Der hohe Schmelzpunkt, der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient, die ausgezeichnete chemische Stabilität und die mechanischen Eigenschaften sorgen dafür, dass sie in extremen Umgebungen wie hohen und niedrigen Temperaturen, chemischer Korrosion und mechanischer Belastung gut funktionieren.