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氮化铝(Al N)是一种新型的应用广泛的功能陶瓷材料,具有良好的热传导性能、电绝缘性及与硅接近的热膨胀系数等优良性质。随着船舶逐渐向智能化、自动化发展,Al N在船舶与海洋工程领域的应用越来越广泛。本文利用等离子体辅助机械力活化法在室温下合成了Al N。与常规的碳热还原法和直接氮化法相比,采用固态有机氮源通过DBDP辅助球磨合成Al N的温度显著降低。本文对三种体系进行普通球磨和DBDP(介质阻挡放电等离子体)辅助球磨的研究,主要包括:(1)研究了以Al+NH3混合物为原料的气-固反应体系,发现NH3虽然化学性质比N2更活泼,但是由于气态氮源存在摩尔量小、与反应物接触不充分等局限性,导致无法在室温下通过DBDP辅助球磨直接制备出Al N。但DBD等离子体产生的高能粒子能有效细化粉体。(2)研究了以N2为氮源,Al+Li OH?H2O混合物为原料的气-固反应体系,发现室温下两种球磨方式只在球磨1 h时,获得极少量的Al N粉末。之后随球磨时间的增加,Al N衍射峰逐渐减弱并消失,这是因为球磨罐内的Al N随球磨的进行发生了水解反应。(3)研究了以Al+DAMN混合物为原料的固-固反应体系,发现随着球磨进行,成功的在室温下直接通过DBDP辅助球磨制备出Al N。得到的Al N转化率随时间的增加而逐渐升高,且DBDP辅助球磨的转化率为高于普通球磨。表明与单纯的机械能作用相比,等离子体与机械能的协同作用更有利于促进反应进行。通过电学诊断发现,在等离子体辅助球磨过程中,得到了密集稳定的强脉冲放电,导致球磨时能够产生大量的高能粒子。对反应过程中各物质官能团的变化进行红外光谱分析,发现Al+DAMN能够合成Al N的主要原因是等离子体产生的高能粒子轰击粉体,使粉体局部产生“电热爆”效应,促进不稳定的DAMN逐渐失去腈基和胺基,这些游离的含氮基团与Al发生反应,合成Al N。对粉体进行热动力学分析,发现DBD产生的高能粒子具有高的热效应、动能及表面溅射和活化作用。能显著提高粉体的活性,降低反应活化能,从而在室温下直接制备出Al N。