نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی و علم مواد

2 کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مواد

3 استاد، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی و علم مواد

10.30501/jamt.2010.70141

چکیده

AlN، دارای خواص فیزیکی عالی نظیر ضریب انبساط حرارتی پایین و هدایت حرارتی و مقاومت الکتریکی بالاست. علیرغم کاربرد (AlN) نیترید آلومینیوم گسترده در صنایع دیرگداز، این ماده در دماهای بالا و اتمسفر محیط تمایل به اکسید شدن دارد که این امر کاربری بلندمدت آن را تحت تاثیر قرار می ده د. لذا در دماهای بالا به وسیله AlN مطالعه اکسیداسیون این ماده چه از نقطه نظر بنیادی و چه کاربردی حائز اهمیت است. در این پژوهش، سینتیک اکسیداسیون پودر ترموگراویمتری بررسی شد. نتایج آزمون غیرهمدما در اتمسفر هوا نشان داد که اکسیداسیون پودر نانومتری در دماهای بسیار پایینتر از پودر میکرونی آغاز میشود. به کمک دادههای آزمون همدما، سینتیک اکسیداسیون توسط معادلات مربوطه تشریح و مکانیزم کنترل کننده شناسایی شد. برای تفسیر سینتیک اکسیداسیون، فرآیند به دو بخش تقسیم شد؛ در زمان های اولیه از معادله نرخ واکنش درجه اول (مکانیزم جوانه زنی و رشد) و در ادامه فرآیند از معادله جاندر برای توجیه مکانیزم نفوذ استفاده شد. انرژی اکتیواسیون هر دو مرحله محاسبه و همخوانی قابل قبولی میان آنها با مقادیر گزارش شده در منابع ملاحظه شد. اثر افزایش دما بر سینتیک اکسیداسیون پودر میکرونی و همچنین اثر کاهش اندازه ذره (برای دمای یکسان) نیز به کمک معادلات ریاضی حاکم بر هر بخش، نشان داده شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Thermokinetic investigation of the oxidation of aluminum nitride powder

نویسندگان [English]

  • H. Abdoli 1
  • Hamid Reza Farnoush 2
  • Seyed Khatiboleslam Sadrnezhaad 3

1 Sharif University of Technology

2 Sharif University of Technology

3 Sharif University of Technology

چکیده [English]

Aluminum nitride (AlN) possesses excellent physical properties such as low thermal expansion coefficient and high thermal conductivity and electrical resistivity. In spite of large application in refractory industry, this material tends to be oxidized at high temperature in the environmental atmosphere which affects on its long-term service. Study of oxidation behavior of this material is therefore of high importance from both fundamental and application point of view. In the current research, the oxidation kinetic of AlN powder was explored by means of thermogravimetry. Nonisothermal tests results showed that oxidation of nano-scale powders starts from lower temperatures in compare of micro-scale ones. Using iso-thermal data, the oxidation kinetic was discussed by means of corresponded equations and controlling mechanism was identified consequently. To elaborate the oxidation kinetic, the process was divided by two parts; using the first-order equation (nucleation and growth mechanism) in the initial stages following by Jander equation for diffusion mechanism. Activation energy was calculated in either steps showing reasonable consistency with the literature. The effect of temperature on oxidation kinetic of micro-scale powder and effect of reduction in particle size (for a same temperature) was shown by mathematical equation in each step.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kinetics
  • oxidation
  • Aluminum nitride
  • Nano powder
  • Thermogravimetry