镁铝合金直接燃烧法合成AlN晶体

摘要： 以球形镁铝合金(Al12Mg17)颗粒为原料, 在空气中直接燃烧合成氮化铝(AlN)晶体。实验样品堆积在直径为 1 cm的区域内, 使用乙烷火焰点燃。使用高速摄像仪记录燃烧合成过程。借助XRD和SEM对原料和产物的组成及结构进行分析, 并使用TG-DSC分析合金的热力学性质。结果表明: 镁铝合金中的铝可以全部转化为AlN晶体。合金的点火温度约为494.4 ℃, 一旦点燃, 不需要外界热源的持续加热, 样品可持续燃烧。燃烧开始后, 合金颗粒中镁快速汽化, 与空气中氧发生优先反应, 并耗掉颗粒周围的氧气, 使氮气进入液态铝表层, 生成氮化铝。燃烧产物有明显分层, 检测结果表明上层产物为白色氧化镁, 下层产物为黑色氮化铝晶体。合成过程中, 镁对氮化铝的形成起着积极的促进作用。