Synteza proszków azotku glinu metod samorozwijaj cej si syntezy wysokotemperaturowej w obecno ci soli amonowych

MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 3, (214), 345-35 www.ptcer.pl/mccm Synteza proszków azotku glinu metod samorozwijaj cej si syntezy wysokotemperaturowej w obecno ci soli amonowych ALANA WILMA SKI, MIROS AW M. BU KO* AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia In ynierii Materia owej i Ceramiki, KCiMO, al. A. Mickiewicza 3, 3-59 Kraków *e-mail: bucko@agh.edu.pl Streszczenie Proszki azotku glinu mo na wytwarza na drodze samorozwijaj cej si syntezy wysokotemperaturowej (SHS) z udzia em glinu i azotu, ale wysoka temperatura tej reakcji powoduje topnienie i/lub odparowanie cz ci metalu, a w konsekwencji nisk wydajno ci procesu. Obecno atwo rozk adaj cej si soli nieorganicznej w wyj ciowej mieszaninie mo e zmniejszy temperatur uk adu utrudniaj c topienie i koalescencj ziaren glinu, a tak e u atwi wnikanie azotu do wn trza z o a proszkowego. Mieszaniny proszku glinu z ró nymi ilo ciami prostych soli amonowych: chlorku, w glanu i azotanu poddano reakcji SHS pod ci nieniem azotu równym,1 MPa lub 1 MPa. Proszki po reakcji sk ada y si z azotku glinu, nieprzereagowanego glinu, a w niektórych przypadkach tlenoazotku glinu i korundu. Na optymalne warunki syntezy azotku glinu wp ywaj takie czynniki jak ilo soli - jej wzrost prowadzi do spadku temperatury uk adu, ci nienie azotu - wy sze ci nienie prowadzi do wzrostu temperatury reakcji, a tak e obecno tlenu w uk adzie. S owa kluczowe: AlN, SHS, synteza w obecno ci soli, morfologia proszków SALT-ASSISTED SHS SYNTHESIS OF ALUMINIUM NITRIDE POWDERS Powders of aluminium nitride can be prepared by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) between aluminium and nitrogen but its high exothermic effect causes melting and/or evaporation of aluminium and low ef ciency of such reaction. A presence of inorganic salt in the starting powder mixture can decreases a heat evolved in the SHS reaction, hinders melting and coalescence of aluminium, and helps penetration of nitrogen into interior of a powder bed. Mixtures of alumina powder and different amounts of some easy decompose ammonium salts were subjected to the SHS reaction under.1 or 1 MPa nitrogen. The powders were composed of aluminium nitride, unreacted aluminium and in some cases aluminum oxynitride and corundum. Different factors in uence an optimum conditions for the AlN synthesis: the amount of salt, which increase leads to a decrease temperature of the system, the nitrogen pressure, the higher the pressure the higher the reaction temperature, and the presence of oxygen in the system. Keywords: AlN, SHS, Salt-Assisted Synthesis, Powder Morphology 1. Wst p Azotek glinu o strukturze typu wurcytu, AlN, jest interesuj cym materia em zarówno funkcjonalnym jak i konstrukcyjnym. Jest on izolatorem elektrycznym ze stosunkowo szerok przerw energetyczn wynosz c ok. 6,2 ev w temperaturze pokojowej, a jednocze nie bardzo dobrym przewodnikiem cieplnym; przewodno cieplna monokryszta u kszta tuje si na poziomie 32 W/(m K), a polikrystalicznych spieków - ok. 2 W/(m K) [1, 2]. Cechy te, w po czeniu z rozszerzalno ci ciepln porównywaln z rozszerzalno ci krzemu, spowodowa y, e AlN zosta wykorzystany przy konstrukcji pod o y i obudów dla uk adów scalonych, tranzystorów mocy czy te elementów uk adów mikrofalowych, w których zast pi toksyczny tlenek berylu. Z drugiej strony g ste, polikrystaliczne spieki azotku glinu cechuj si dobrymi w a ciwo ciami mechanicznymi: modu spr ysto ci to ok. 31 MPa, wytrzyma o na zginanie do- chodzi do ok 4 MPa, twardo Vickersa wynosi 14-15 GPa, a wspó czynnik krytycznej intensywno ci napr e - ok. 3,5 MPa/m,5 [3]. Bior c pod uwag równie bardzo wysok temperatur topnienia, 22 C, oraz dobr odporno na dzia anie czynników korozyjnych, w tym ciek ych metali, w a ciwo ci te pozwalaj na zastosowanie azotku glinu np. jako materia u ogniotrwa ego [4]. Istnieje wiele metod otrzymywania proszków azotku glinu, zazwyczaj specy cznych dla otrzymywania proszków materia ów kowalencyjnych. Na wi ksz skal, AlN otrzymuje si wygrzewaj c proszek glinu w atmosferze azotu lub amoniaku. Proces ten kontrolowany jest dyfuzj azotu poprzez produkt powstaj cy na ziarnach glinu, co w konsekwencji wyd u a czas jego trwania do wielu godzin [5]. Reakcja syntezy AlN zachodzi zdecydowanie szybciej w przypadku, gdy metaliczny substrat jest rozpylany w uku elektrycznym, jednak aparatura, kontrola warunków prowadzenia procesu i wysoka energoch onno s istotnymi przeszkodami w jej stosowaniu [6]. 345

A. WILMA SKI, M.M. BU KO Inn metod jest karbotermiczna redukcja tlenku glinu po czona z jednoczesnym azotowaniem powstaj cego glinu. W przypadku u ycia azotu, jako substratu, reakcja zachodzi w temperaturze na poziomie 18 C [7], podobna reakcja w przep ywie amoniaku zachodzi ju w 125 C [8]. Powstaj cy w ten sposób proszek jest zazwyczaj silnie zagregowany i zanieczyszczony w glem. Stosunkowo prost i szybk metod otrzymywania proszków azotku glinu jest samorozwijaj ca si synteza wysokotemperaturowa (SHS). W tym przypadku substratem jest proszek glinu o stosunkowo wysokiej powierzchni w a- ciwej, uformowany w postaci porowatego z o a, który ulega bezpo redniej reakcji z azotem. Warunkami pomy lnego zaj cia tej reakcji jest jej zainicjowanie, np. miejscowym podniesieniem temperatury, oraz izolacja cieplna uk adu celem kumulacji odpowiednio du ych ilo ci energii, wystarczaj cych do podtrzymania reakcji [9]. Reakcja bezpo redniej syntezy azotku glinu jest tak silnie egzotermiczna, temperatura adiabatyczna jest szacowana na ok. 29 C [1], e w jej trakcie, przed propaguj cym frontem, glin ulega cz ciowemu lub ca kowitemu stopieniu i/lub odparowaniu. Efekty te istotnie obni aj wydajno reakcji powstawania azotku glinu i, aby temu zapobiec, obni a si ci nienie azotu poni ej ci nienia atmosferycznego, rozcie cza si metaliczne z o e proszkowe azotkiem glinu lub stosuje si oba sposoby jednocze nie. W ród bogatej literatury na temat syntezy azotku glinu metod SHS jedynie w kilku pozycjach pojawiaj si informacje na temat pozytywnego wp ywu obecno ci niewielkich ilo ci prostych soli nieorganicznych na jej przebieg. W pracy [11] stosowano wypraski z mieszanin glinu o zró nicowanym uziarnieniu i chlorku amonu, a reakcj SHS inicjowano w atmosferze azotu. Najwy sze zawarto ci azotku glinu w proszkach po syntezie uzyskano w przypadku mieszaniny proszku glinu o redniej wielko ci ziaren równej 27 m z dodatkiem 5% mas. chlorku amonu. W przypadku gdy rednia wielko ziaren glinu wynosi a 47 m, optymalny dodatek chlorku amonu wynosi 2% mas. Podobnie pozytywn rol spe nia uorek amonu [12]. Proszek glinu o redniej wielko ci ziarna równej 23 m mieszano z azotkiem glinu, którego zawarto wynosi a od 4% do 7% mol. oraz z niewielkimi ilo ciami -,5% do 1,5% mas. uorku amonu. Stwierdzono wp yw obecno ci soli na efektywno reakcji syntezy AlN, praktycznie czyst substancj uzyskano w proszku zawieraj cym wyj ciowo 1% mas. uorku amonu. W podobny sposób przeprowadzono eksperyment w pracy [13], gdzie do mieszaniny glinu i azotku glinu, o stosunku masowym 6:4, dodano 3% mas. uorku amonu lub 3% mas. tej soli i 3% mas. w gla. Uzyskane proszki sk ada y si jedynie z azotku glinu, a zanieczyszczenia w glem i tlenem pozostawa y na poziomie nie przekraczaj cym,5% mas. Interpretuj c uzyskane wyniki autorzy tych prac podaj, e wp yw soli zwi zany jest g ównie z rekcjami powstaj cych z ich rozk adu substancji z powierzchni ziaren glinu. Chlorek i uorek amonu dzia aj jako ród o atomowego, bardzo reaktywnego azotu, pochodz cego z grupy amonowej, a silnie elektroujemne aniony chlorkowe lub uorkowe reaguj z warstw tlenku glinu pasywuj c ziarna metalu. Powstaj ce substancje odparowuj, ods aniaj c metaliczny glin, który z kolei reaguje z azotem. Zdaniem autorów niniejszej pracy, oprócz wymienionych efektów, obecno wi kszych ilo ci rozk adaj cych si soli powinna obni y temperatur z o a w trakcie reakcji, a tym samym utrudni topienie si i wtórn koalescencj ziaren glinu, a tak e jego parowanie. Rozk ad soli z utworzeniem gazowych produktów powinien równie prowadzi do wzrostu porowato ci z o a i atwiejszej penetracji jego wn trza przez azot. Celem niniejszej pracy jest zbadanie wp ywu obecno ci wybranych, atwo rozk adaj cych si soli amonowych na przebieg reakcji syntezy azotku glinu metod samorozwijaj cej si syntezy wysokotemperaturowej. 2. Eksperyment Substancj wyj ciow by komercyjny proszek glinu (Benda Lutz) z o ony z ob ych ziaren o nieregularnych kszta tach i redniej wielko ci równej ok. 8 m. Rys. 1 prezentuje obraz SEM morfologii tego proszku wraz z rozk adem wielko ci ziaren. U yte w eksperymencie sole amonowe: azotan, chlorek oraz w glan to odczynniki o stopniu czysto ci cz.d.a. (Avantor Performance Materials Poland S.A.). Oko o 15-gramowe porcje proszków glinu mieszano z odpowiednimi ilo ciami soli w m ynie kulowym przez 3 min, u ywaj c kilkunastu kulistych mielników z dwutlenku cyrkonu o rednicy 1 mm, w rodowisku bezwodnego propanolu. Udzia y obj to ciowe soli wynosi y 1%, 2%, 3% oraz 4%; próbk odniesienia by czysty proszek glinu. Mieszaniny suszono w temperaturze pokojowej i umieszczano w postaci lu nego, porowatego z o a w pojemniku a) b) Rys. 1. Morfologia (a) i rozk ad wielko ci ziaren (b) proszku glinu. Fig. 1. Morphology (a) and grain size distribution (b) of aluminum powder used in the preparation. 346 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 3, (214)

SYNTEZA PROSZKÓW AZOTKU GLINU METOD SAMOROZWIJAJ CEJ SI SYNTEZY WYSOKOTEMPERATUROWEJ W OBECNO CI SOLI AMONOWYCH wykonanym z folii gra towej. Pojemnik izolowano kszta tkami z korundowej w ókniny i umieszczano w reaktorze ci nieniowym, który po wst pnym odpompowaniu nape niano azotem pod ci nieniem,1 MPa lub 1 MPa. Reakcja by a inicjowana przep ywem pr du elektrycznego o wysokim nat eniu przez gra towy pojemnik. Sk ady fazowe proszków po syntezie okre lano metod dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego, pos uguj c si dyfraktometrem Empyrean rmy Panalytical; ilo ci poszczególnych faz okre lono metod Rietvelda. Morfologie proszków obserwowano za pomoc skaningowego mikroskopu elektronowego Nova Nano-SEM 2 rmy FEI Company. 3. Wyniki i dyskusja Analiza sk adu fazowego wykaza a, e proszki syntezowane z mieszanin zawieraj cych chlorek amonu sk ada y si wy cznie z azotku glinu oraz pozosta o ci nieprzereagowanego metalu. Rys. 2 przedstawia sk ady fazowe syntezowanych proszków w zale no ci od ci nienia azotu oraz ilo ci chlorku amonu w wyj ciowej mieszaninie. Wbrew oczekiwaniom, synteza SHS pod ni szym ci nieniem azotu,,1 MPa, w przypadku proszku nie zawieraj cego soli prowadzi do uzyskania mniejszych ilo ci azotku glinu. Bez wzgl du na ci nienie azotu minimalny dodatek chlorku amonu, 1% obj., prowadzi do istotnego wzrostu wydajno ci reakcji powstawania AlN. Wzrost ilo ci chlorku amonu prowadzi ju do niewielkiego wzrostu ilo ci azotku glinu maksimum zawarto ci AlN przypada na 2% obj. (,1 MPa) lub 3% obj. (1 MPa) soli. Dalszy dodatek chlorku amonu prowadzi do niewielkiego zmniejszenia si ilo ci AlN. Widoczny jest równie wp yw ci nienia azotu na przebieg reakcji syntezy azotku glinu; dla mniejszych zawarto ci soli ni sze ci nienie azotu prowadzi do wi kszej efektywno ci; dla wi kszych ilo ci chlorku amonu obserwujemy odwrotn zale no. Zjawisko to jest konsekwencj dwóch przeciwstawnych tendencji: z jednej strony wzrost ci nienia azotu prowadzi do wzrostu temperatury reakcji syntezy azotku glinu, za z drugiej wzrost ilo ci soli prowadzi do rozproszenia energii wydzielaj cej si w czasie tej reakcji i spadku temperatury uk adu. Mo na zatem stwierdzi, e w ka dym 1 8 6 4 2 chlorek amonu,1 MPa 1 MPa udzia masowy chlorku amonu [%] Rys. 2. Sk ad fazowy proszków syntezowanych w obecno ci chlorku amonu w zale no ci od ilo ci soli i ci nienia azotu. Fig. 2. Phase composition of powders prepared with the presence of ammonium chloride as a function of amount of salt and nitrogen pressure. AlN Al udzia masowy -alonu [%] 1 8 6 4 2 14 12 1 8 6 4 2,1 MPa 1 MPa w glan amonu przypadku b dzie istnia o optymalne po czenie ci nienia azotu i ilo ci soli. W przypadku u ycia w glanu amonu obok azotku glinu produktem reakcji jest równie tlenoazotek glinu o strukturze typu spinelu, -alon. Kolejne wykresy, Rys. 3, przedstawiaj zmiany ilo ci poszczególnych faz w zale no ci od ilo ci w glanu amonu i ci nienia azotu. Jak z nich wynika, zmiany ilo ci azotku glinu zwi zane z udzia em masowym soli maj taki sam charakter jak w poprzednim przypadku, obecno w glanu amonu prowadzi do szybkiego wzrostu ilo ci AlN, a dalsze zmiany s ju niewielkie. Pojawienie si tlenoazotku glinu w proszkach po syntezie wynika z obecno ci tlenu w grupie w glanowej. Jak wynika z wcze niejszych bada [14] -alon powstaje w bezpo redniej reakcji pomi dzy tlenkiem glinu i azotkiem glinu, mo na wi c za o y, e produkty rozk adu w glanu amonu zawieraj ce tlen, lub nawet pierwiastkowy tlen, reaguj z glinem, tworz c tlenek glinu, a ten nast pnie reaguje z AlN. Reakcja ta jest endotermiczna, co dodatkowo obni a temperatur reaguj cego uk adu i przyczynia si do zmiany optymalnego po czenia ilo soli ci nienie azotu. W przypadku zawarto ci soli powy ej 2% obj. lepsze wyniki uzyskuje si przy zastosowaniu ni szego ci nienia azotu; ni sza temperatura adiabatyczna skutkuje mniejsz ilo ci tlenoazotku glinu, a wi c wzgl dnie wi ksz AlN Al udzia masowy w glanu amonu [%],1 MPa 1 MPa a) udzia masowy w glanu amonu [%] a) w glan amonu Rys. 3. Sk ad fazowy proszków syntezowanych w obecno ci w glanu amonu w zale no ci od ilo ci soli i ci nienia azotu: a) zawarto AlN i Al, b) zawarto -alonu. Fig. 3. Phase composition of powders prepared with the presence of ammonium carbonate as a function of amount of salt and nitrogen pressure: a) AlN and Al contents, b) -alon content. MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 3, (214) 347

A. WILMA SKI, M.M. BU KO 1 azotan amonu 1 azotan amonu 8 8 6 4 2,1 MPa 1 MPa AlN Al 6 4 2,1 MPa 1 MPa -alon korund udzia masowy azotanu amonu [%] udzia masowy azotanu amonu [%] a) b) Rys. 4. Sk ad fazowy proszków syntezowanych w obecno ci azotanu amonu w zale no ci od ilo ci soli i ci nienia azotu: a) zawarto AlN i Al, b) zawarto -alonu i korundu. Fig. 4. Phase composition of powders prepared with the presence of ammonium nitrate as a function of amount of salt and nitrogen pressure: a) AlN and Al contents, b) -alon and corundum contents. a) b) c) d) Rys. 5. Obrazy SEM proszków po syntezie SHS: a) 1 MPa, bez soli, b),1 MPa, bez soli, c),1 MPa, 1% obj. NH 4 Cl, d) 1 MPa, 4% obj. NH 4 Cl, e),1 MPa, 1% obj. (NH 4 ) 2 CO 3, f) 1 MPa, 2% obj. (NH 4 ) 2 CO 3, g),1 MPa, 3% obj. NH 4 NO 3, h) 1 MPa, 2% obj. NH 4 NO 3. Fig. 5. SEM images of SHS-derived powders: a) 1 MPa, with no salt, b),1 MPa, with no salt, c),1 MPa, 1 vol.% NH 4 Cl, d) 1 MPa, 4 vol.% NH 4 Cl, e),1 MPa, 1 vol.% (NH 4 ) 2 CO 3, f) 1 MPa, 2 vol.% (NH 4 ) 2 CO 3, g),1 MPa, 3 vol.% NH 4 NO 3, h) 1 MPa, 2 vol.% NH 4 NO 3. 348 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 3, (214)

SYNTEZA PROSZKÓW AZOTKU GLINU METOD SAMOROZWIJAJ CEJ SI SYNTEZY WYSOKOTEMPERATUROWEJ W OBECNO CI SOLI AMONOWYCH e) f) g) h) Rys. 5. Obrazy SEM proszków po syntezie SHS: a) 1 MPa, bez soli, b),1 MPa, bez soli, c),1 MPa, 1% obj. NH 4 Cl, d) 1 MPa, 4% obj. NH 4 Cl, e),1 MPa, 1% obj. (NH 4 ) 2 CO 3, f) 1 MPa, 2% obj. (NH 4 ) 2 CO 3, g),1 MPa, 3% obj. NH 4 NO 3, h) 1 MPa, 2% obj. NH 4 NO 3. Fig. 5. SEM images of SHS-derived powders: a) 1 MPa, with no salt, b),1 MPa, with no salt, c),1 MPa, 1 vol.% NH 4 Cl, d) 1 MPa, 4 vol.% NH 4 Cl, e),1 MPa, 1 vol.% (NH 4 ) 2 CO 3, f) 1 MPa, 2 vol.% (NH 4 ) 2 CO 3, g),1 MPa, 3 vol.% NH 4 NO 3, h) 1 MPa, 2 vol.% NH 4 NO 3. ilo ci azotku glinu. Wynika z tego, e obecno tlenu w reaguj cym uk adzie jest kolejnym czynnikiem decyduj cym o optymalnych warunkach reakcji syntezy azotku glinu. Jeszcze wyra niejszy wp yw produktów rozk adu soli na przebieg reakcji syntezy AlN widoczny jest w przypadku u ycia azotanu amonu (Rys. 4). W przypadku najwi kszej ilo ci soli (4% obj.) oprócz fazy tlenoazotkowej pojawia si równie korund. Wynika z tego, e w skrajnym przypadku obecno soli obni a temperatur uk adu tak bardzo, e niemo liwe jest ca kowite przereagowanie powstaj cego tlenku glinu z azotkiem glinu. Wzrost wzgl dnej zawarto ci tlenu w uk adzie (przy tym samym udziale obj to ciowym azotan amonu wprowadza ok. 4% mol. wi cej tlenu ni w glan amonu) prowadzi do powstania wi kszych ni uprzednio ilo ci -alonu. Efekt ten wraz ze spadkiem temperatury powoduje ograniczenie procesu syntezy azotku glinu; w przypadku proszków, do których wprowadzono 4% obj. azotanu amonu jego zawarto nie przekracza 2% mas. Obserwacje SEM wykaza y, e morfologia wszystkich proszków otrzymanych w reakcji SHS jest mocno z o ona i zró nicowana (Rys. 5). Porównanie wi kszej ilo ci obrazów SEM prowadzi do wniosku, e aden z proszków nie wyró nia si specy czn morfologi. Widoczne na kolejnych mikrofotogra ach ziarna, bez wzgl du na wielko i pokrój, mo na zaobserwowa we wszystkich proszkach. W przypadku proszków syntezowanych bez obecno ci soli wi kszo ziaren stanowi przekrystalizowany glin, na którym narastaj mniejsze, ok. 1 m, ziarna azotku glinu o regularnych kszta tach. Widoczne s równie obszary z wyd u onymi tworami o rednicy równej u amkowi mikrona narastaj cymi od powierzchni ziaren glinu. W przypadku proszków syntezowanych w obecno ci soli równie mo na zaobserwowa mniej lub bardziej regularne ziarna azotku glinu o zró nicowanej wielko ci. Wysoka temperatura syntezy AlN powoduje, e wszystkie proszki sk adaj si z bardzo du ych agregatów, których rozmiary przekraczaj nawet setki mikrometrów. Pojedyncze ziarna przybieraj kszta ty kuliste, kanciaste i o charakterystycznym kszta cie heksagonalnych p ytek. Widoczne s równie twory wyd u one, wr cz w ókna, o bardzo zró nicowanych wielko ciach. W ród wyd u onych form widoczne s zarówno te o g adkich cianach i ko owym przekroju, z o one MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 3, (214) 349

A. WILMA SKI, M.M. BU KO z mniejszych heksagonalnych krystalitów i takie, których powierzchnia boczna pokryta jest pó kulistymi mniejszymi tworami. Tego typu morfologia sugeruje, e krystalizacja zachodzi a cz ciowo mechanizmami VLS (ang. vapour- -liquid-solid) i/lub VS (ang. vapour-liquid), co wskazuje na obecno fazy ciek ej i/lub gazowej w trakcie reakcji SHS. Na podstawie zarejestrowanych obrazów SEM trudno o sformu owanie zale no ci ilo ciowych, tym niemniej mo na stwierdzi, e wyd u onych form jest tym wi cej im wi cej jest soli w mieszaninie wyj ciowej. Jest to widoczne zw aszcza w przypadku chlorku amonu, co pozostaje w dobrej zgodno ci z wynikami zaprezentowanymi w pracy [15], w której obecno tej soli kontrolowa a powstawanie wiskerów AlN. Sumaryczna ilo nieizometrycznych ziaren AlN jest jednak na tyle ma a, e nie obserwuje si efektów uteksturowania proszku w trakcie bada dyfrakcyjnych. 4. Podsumowanie Proszki azotku glinu mo na otrzyma w bezpo redniej reakcji mi dzy glinem i azotem, a przy odpowiedniej izolacji cieplnej uk adu reakcja ta ma posta samorozwijaj cej si syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Wysoka temperatura tej reakcji prowadzi do cz ciowego stopienia i/lub parowania glinu i, aby nie dosz o do obni enia efektywno ci syntezy AlN, obni a si ci nienie azotu i/lub rozcie cza proszek metalu azotkiem glinu. Przedstawione wyniki wyra nie wskazuj, e wymieszanie proszku glinu, który jest substratem reakcji SHS, z jedn z atwo rozk adaj cych si soli amonowych: chlorku, w glanu lub azotanu, znacz co poprawia wydajno syntezy AlN. Efekty s zale ne zarówno od jako ci, jak i ilo ci wprowadzonej soli i ci nienia azotu. Przeciwstawne wp ywy poszczególnych czynników skutkuj pojawieniem si optymalnych warunków syntezy AlN, ró nych dla ró nych soli. Czynnikami tymi s : ilo soli, której wzrost prowadzi do spadku temperatury uk adu, ci nienie azotu - im wy sze tym wy sza temperatura reakcji, oraz obecno tlenu w uk adzie. W tym ostatnim przypadku mamy do czynienia z konkurencyjnymi reakcjami powstawania korundu, a w nast pnej kolejno ci tlenoazotku glinu. Syntezowane proszki charakteryzowa y si z o on i zró nicowan morfologi, poza izometrycznymi ziarnami widoczne s równie ziarna p ytkowate i mocno wyd u one, w ókna, co wskazuje na obecno fazy ciek ej i/lub gazowej w czasie reakcji SHS. Podzi kowania Praca zosta a wykonana w ramach dzia alno ci statutowej Katedry Ceramiki i Materia ów Ogniotrwa ych WIMiC AGH, numer umowy 11.11.16.617. Literatura [1] Molony, B.: Technology and Investment, Harvard College, 199. [2] Wang, P. L., Sun, W. Y., Yan, D. S.: Mechanical properties of AlN-polytypoids 15R, 12H and 21R, Mater. Sci. Eng. A, 272, (1999), 351-356. [3] Slack, G. A.: Nonmetallic crystals with high thermal conductivity, J. Phys. Chem. Solids, 34, (1973), 321-335. [4] Pierson, H. O.: Handbook of Refractory Carbides and Nitrides, Properties, Characteristics, Processing and Applications, Elsevier Science, 1996. [5] Haussonne, J. M., Lostec, J., Bertot, J. P.: A new synthesis process for AlN, Am. Ceram. Soc. Bull., 72, (1993), 84-9. [6] Li H. D., Zou G. T., Wang H., Yang H. B., Li D. H., Li M. H.: Synthesis and infrared study of nanosized aluminum nitride powders prepared by direct current arc plasma, J. Phys. Chem. B, 12, (1998), 8692-8695. [7] Cho, Y. W., Charles, J. A.: Synthesis of nitrogen ceramic powders by carbothermal reduction and nitridation. III: aluminium nitride, Mater. Sci. Technol., 7, (1991), 495-54. [8] Smole, D., Dominik, P., Trocewicz, K., Podsiad o, S., Ostrowski, A., Paszkowicz, W., Sobczak, K., D u ewski, P., Jastrz bski, C., Judek, J., Synthesis of aluminium nitride nanopowder, Materia y Ceramiczne/Ceramic Materials, 65, 1, (213), 4-7. [9] Subrahmanyan, J., Visayakumar, M.: Review: Self-propagating high-temperature synthesis, J. Mater. Sci., 27, (1992), 6249-6273. [1] Yi, H. C., Moore, J. J.: Review: Self-propagating high-temperature (combustion) synthesis (SHS) of powder-compacted materials, J. Mater. Sci., 25, (199), 1159-1168. [11] Rosenband, V., Gany, A.: Activation of combustion synthesis of aluminum nitride powder, J. Mat. Proc. Technol., 147, (24), 197-23. [12] Sakurai, T., Yamada, O., Miyamoto, Y.: Combustion synthesis of ne AlN powder and its reaction control, Mat. Sci. Eng. A, 416, (26), 4-44. [13] Fu, R., Chen, K., Xu, X., Ferreira, J.: Highly crystalline AlN particles synthesized by SHS method, Mater. Lett., 59, (25), 265-269. [14] Zientara, D., Bu ko, M. M., Lis, J.: Alon-based materials prepared by SHS technique, J. Eur. Ceram. Soc., 27, (27), 775-779. [15] Mashhadi, M., Mearaji, F., Tamizifar, M.: The effects of NH 4 Cl addition and particle size of Al powder in AlN whiskers synthesis by direct nitridation, Int. J. Refr. Met. Hard Mater., 46, (214), 181-187. Otrzymany 3 czerwca 214, zaakceptowany 25 lipca 214 35 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 3, (214)