გამჭვირვალე ალუმინი ჩაანაცვლებს ჯავშან მინას

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ალუმინის ოქსინიტრიდი (ან AlON) არის კერამიკა, რომელიც შედგება ალუმინის, ჟანგბადისა და აზოტისგან. მასალა ოპტიკურად გამჭვირვალეა (> 80%) ელექტრომაგნიტური სპექტრის ულტრაიისფერი, ხილული და ნახევარტალღოვანი დიაპაზონში. მას საზღვარგარეთ აწარმოებს Surmet Corporation-ის ბრენდი ALON. ცოტა ხნის წინ რუსმა მეცნიერებმა შეიმუშავეს გამჭვირვალე ალუმინის წარმოების ტექნოლოგია, რომელიც გარკვეულწილად განსხვავდება იმპორტირებული ანალოგებისგან.

აღწერა

უნიკალური შენადნობის განვითარებამ გახსნა ახალი პერსპექტივები თავდაცვის ინდუსტრიაში, მეცნიერებასა და მშენებლობაში. ოფიციალური მონაცემებით, ALON:

• 4-ჯერ უფრო ძლიერი ვიდრე კვარცის მინაზე;
• 85% უფრო მყარი ვიდრე საფირონი;
• თითქმის 15%-ით უფრო გამძლე ვიდრე მაგნიუმის ალუმინატის სპინელი.

სხვათა შორის, მინერალური სპინელი არის გამჭვირვალე ალუმინის პირდაპირი კონკურენტი დაჩამოუვარდება ოქსინიტრიდს რიგი პარამეტრებით.

ALON არის ყველაზე რთული კომერციულად ხელმისაწვდომი პოლიკრისტალური გამჭვირვალე კერამიკა. ოპტიკური და მექანიკური თვისებების ერთობლიობა ხდის ამ მასალას წამყვან კანდიდატად მსუბუქი წონის, მაღალი ხარისხის ჯავშანტექნიკისთვის, როგორიცაა ტყვიაგაუმტარი და აფეთქებაგამძლე მინა, ელემენტები ინფრაწითელი ოპტიკური სისტემებისთვის. ალუმინის ოქსინიტრიდი ასევე გამოიყენება გამჭვირვალე ზემოქმედებისადმი მდგრადი ფანჯრების, ლუქების, ფირფიტების, გუმბათების, წნელების, მილების და სხვა პროდუქტების დასამზადებლად ტრადიციული კერამიკული ფხვნილის დამუშავების ტექნოლოგიების გამოყენებით.

მექანიკური თვისებები

ალუმინის ოქსინიტრიდს აქვს შესანიშნავი შესრულება:

• ელასტიურობის მოდული: 334 GPa.
• წაჭრის მოდული: 135 GPa.
• პუასონის თანაფარდობა: 0, 24.
• Knoop სიმტკიცე: 1800 კგ/მმ2 0.2 კგ დატვირთვაზე.
• მოტეხილობის წინააღმდეგობა: 2 MPa m1/2.
• მოხრის სიძლიერე: 0.38-0.7 GPa.
• შეკუმშვის სიძლიერე: 2.68 GPa.

ოპტიკური და თერმული თვისებები

გამჭვირვალე ალუმინის ტესტირებისას მიიღეს შემდეგი ინდიკატორები:

• სითბოუნარიანობა: 0,781 J/K.
• თბოგამტარობა: 12,3 W/(m K).
• თერმული გაფართოების კოეფიციენტი: 4.7×10-6/°C.
• გამჭვირვალობის დიაპაზონი: 200-5000 ნმ.

ALON ასევე მდგრადია რადიაციისა და სხვადასხვა მჟავების, ტუტეებისა და წყლის დაზიანების მიმართ.

მიიღე

გამჭვირვალე ალუმინის ოქსინიტრიდი მზადდება ფხვნილის აგლომერაციის შედეგად სხვა კერამიკული მასალების მსგავსად. მიუხედავად იმისა, რომ აშშ-ს საზღვაო ფლოტი დაკავებულია ახალი ტყვიაგაუმტარი მასალის შემუშავებით, სახელწოდებით ხელოვნური სპინელი, Surmet Corporation უკვე გამოუშვებს "ტყვიაგაუმტარი მინის" საკუთარ ვერსიას, სახელწოდებით ALON..

შემუშავებული Raytheon ლაბორატორიებში, სპეციალური ფხვნილი ყალიბდება და ინახება ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე. ნარევის შემადგენლობა შეიძლება ოდნავ განსხვავდებოდეს: ალუმინის შემცველობა არის დაახლოებით 30%–დან 36%–მდე, რაც ოდნავ მოქმედებს შესრულებაზე (განსხვავება მხოლოდ 1–2%).

გაცხელების პროცესი იწვევს ფხვნილის სწრაფ გათხევადებას და გაციებას, რის შედეგადაც მოლეკულები თავისუფლად არის განლაგებული, თითქოს ისინი ჯერ კიდევ თხევადი ფორმით იყვნენ. სწორედ ეს კრისტალური სტრუქტურა აძლევს გამჭვირვალე ალუმინს საფირონთან შედარებით გამძლეობისა და ნაკაწრის წინააღმდეგობის დონეს.

წარმოებული პროდუქტები ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას (დატკეპნას) მაღალ ტემპერატურაზე, რასაც მოჰყვება დაფქვა და გაპრიალება გამჭვირვალობამდე. მასალას შეუძლია გაუძლოს 2100 °C-მდე ტემპერატურას ინერტულ აირებში. დაფქვა და გაპრიალება მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს დარტყმის წინააღმდეგობას და სხვა მექანიკურ თვისებებს.

შიდა ექვივალენტი

რუსმა მეცნიერებმა 2017 წელს შექმნეს გამჭვირვალე ალუმინი. NRNU MEPhI-ის სპეციალისტების თქმით, წარმოების ტექნოლოგია იყომნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. კომპაქტების წარმოებაში გამოიყენება ნაპერწკალი-პლაზმური აგლომერაციის ტექნიკა.

უცხოელი კოლეგებისგან განსხვავებით, ადგილობრივი დეველოპერები ელექტრო გამონადენს არ გადიან გარე გამათბობელ ელემენტში, არამედ პირდაპირ ყალიბში. მეცნიერები ამბობენ, რომ შიდა გამჭვირვალე ჯავშანი სიმტკიცით შედარებულია კუბურ ცირკონიასთან, მაგრამ ამავე დროს აქვს მაღალი დარტყმის ძალა.

ალუმინის ჯავშნის შედარება ტყვიაგაუმტარი მინით

ტრადიციული ტყვიაგაუმტარი მინა შედგება პოლიკარბონატის რამდენიმე ფენისგან, რომელიც მოთავსებულია შუშის ორ ფენას შორის. ანალოგიურად, გამჭვირვალე ალუმინის ჯავშანი შედგება სამი ფენისგან:

• გარე ფენა - ალუმინის ოქსინიტრიდი;
• შუა ფენა - მინა;
• უკან ფენა - პოლიმერული საყრდენი.

მაგრამ მსგავსება აქ მთავრდება. ალუმინის ჯავშანს შეუძლია შეაჩეროს იგივე ტყვიები მცირე კალიბრის იარაღიდან, როგორც ტრადიციული ტყვიაგაუმტარი მინა, მაგრამ ის მაინც გამჭვირვალე იქნება მაშინაც კი, როდესაც ის ისროლება დამახასიათებელი ბზარების გარეშე. გარდა ამისა, ALON-ის სიძლიერე გაცილებით მაღალია.

ალუმინის ოქსინიტრიდის ჯავშანი შეიძლება დამზადდეს თითქმის ნებისმიერ ფორმაში. მას არ ეშინია ქვიშის, ხრეშის ან მტვრის. აბრაზიული მასალების წინააღმდეგობა ძალიან მაღალია. გამჭვირვალე ალუმინის შესანიშნავი თვისებების მიუხედავად, ეს მასალა ფართოდ არ გამოიყენება. ყველაზე დიდი შემაკავებელი არის ღირებულება (3-5-ჯერ უფრო ძვირი ვიდრე ტრადიციული ტყვიაგაუმტარი მინა). ALON ამჟამად გამოიყენება ძირითადად სადამკვირვებლო ინსტრუმენტებისა და სენსორების ლინზებისთვის.რაკეტები.