극한 환경에서의 질화 알루미늄 세라믹의 안정성과 내구성
질화알루미늄(AlN) 세라믹은 독특한 물리적, 화학적 특성으로 인해 극한 환경에서도 뛰어난 안정성과 내구성을 발휘하는 고성능 무기 비금속 소재입니다.
1, 높은 온도 안정성
질화 알루미늄 세라믹은 녹는점이 매우 높아(2200℃ 이상) 극한의 고온 환경에서도 화학적 안정성과 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다. 실험 결과 질화 알루미늄 세라믹은 최대 2000℃의 온도에서도 변형이나 균열 없이 오랜 시간 안정적으로 유지되는 것으로 나타났습니다. 또한, 알루미나와 질화규소의 강도가 고온에서 50%까지 감소할 수 있는 반면, 1300℃에서는 상온 대비 약 20%만 감소하는 것으로 나타났습니다. 이러한 뛰어난 고온 안정성 덕분에 항공우주 및 고온 전자기기 등의 분야에 이상적인 소재입니다.
2, 저온 안정성
질화 알루미늄 세라믹은 저온 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다. 열팽창 계수(약 4.5ppm/°C)가 낮아 온도 변화 시 열 스트레스를 덜 받기 때문에 열팽창과 수축으로 인한 균열이나 고장을 방지할 수 있습니다. 이러한 특성은 저온 전자 기기 및 저온 환경에 적용할 때 상당한 이점을 제공합니다.
3, 화학적 안정성
질화 알루미늄 세라믹은 화학적 안정성이 뛰어나 다양한 열악한 화학 환경에서도 성능을 유지할 수 있습니다. 염화물 및 크라이오라이트와 같은 대부분의 용융 염에 대한 내성이 있으며 무기산에 대한 내식성이 우수합니다. 그러나 질화 알루미늄이 공기에 노출되면 표면이 천천히 산화되어 Al ₂ O3 층을 형성하지만이 산화물 층은 1370 ℃의 높은 온도에서 재료를 여전히 보호 할 수 있습니다. 또한 질화 알루미늄은 강알칼리성 용액에 서서히 용해됩니다.
4, 내구성 테스트
고온 내구성
극한의 고온 환경을 시뮬레이션한 실험에서 질화 알루미늄 세라믹은 변형이나 균열 없이 최대 2000℃의 온도를 장시간 견딜 수 있습니다. 이러한 고온 내구성 덕분에 고온 용광로 라이닝 및 고온 센서와 같은 애플리케이션에서 우수한 성능을 발휘합니다.
기계적 내구성
질화 알루미늄 세라믹은 경도(비커스 경도 약 12~16GPa)와 굴곡 강도(300~500MPa)가 높으며 온도가 높아질수록 강도가 서서히 감소합니다. 이러한 특성 덕분에 절삭 공구, 밀링 커터와 같은 가공 공구 및 금형과 같은 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘합니다.
화학적 내구성
화학적 부식 환경에 장기간 노출된 질화 알루미늄 세라믹의 내구성도 검증되었습니다. 산성 환경에서는 우수한 내식성을 나타내지만 알칼리성 환경에서는 서서히 부식될 수 있습니다. 따라서 질화알루미늄 세라믹을 소재로 선택할 때는 구체적인 적용 환경에 따라 평가할 필요가 있습니다.
5, 응용 분야
전자 패키징
질화 알루미늄 세라믹은 높은 열전도율(180~260W/m-K), 낮은 유전율(약 8.0), 낮은 열팽창 계수로 인해 고전력 전자 기기에 이상적인 방열 기판 재료로 자리 잡았습니다. 반도체 패키징, 고주파 통신 장치 및 마이크로파 장치에 널리 사용됩니다.
EADS
질화 알루미늄 세라믹은 녹는점이 높고 고온 안정성이 뛰어나 항공우주 산업의 고온 구조 부품에 이상적인 선택입니다. 예를 들어 질화 알루미늄 세라믹 소재는 항공기 엔진의 노즐, 터빈 블레이드, 연소실과 같은 부품에 사용할 수 있습니다.
산업용 애플리케이션
질화 알루미늄 세라믹은 고온 도가니, 보호 튜브 및 주조 금형을 제조하는 데에도 사용할 수 있습니다. 용융 금속 부식에 대한 내성이 있어 야금 산업에서 중요한 응용 분야입니다.
안정성과 내구성 질화 알루미늄 세라믹 극한 환경에서 고성능 소재를 위한 이상적인 선택입니다. 높은 융점, 낮은 열팽창 계수, 우수한 화학적 안정성 및 기계적 특성으로 고온, 저온, 화학적 부식 및 기계적 스트레스와 같은 극한 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다.