DE2511650C2 - Process for making alumina whiskers - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alumlniumoxyd-Whiskern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a method for producing aluminum oxide whiskers according to the preamble of the claim.
Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Alumlniumoxyd-Whiskern werden Whisker durch gesteuerte Oxydation von flüssigem Aluminium hergestellt, wobei ein Gemisch aus Sauerstoff und einem nicht mit dem Aluminium reagierenden Gas über die Oberfläche von flüssigem Aluminium geleitet wird. Hierbei werden die Aluminiumoxyd-Whisker auf der Oberfläche des flüssigen Aluminiums gebildet, wobei sie aber durch kleine Aluminiumkügclchcn verunreinigt werden.In known processes for the production of aluminum oxide whiskers whiskers are produced by the controlled oxidation of liquid aluminum, whereby a mixture of oxygen and a gas that does not react with the aluminum over the surface of liquid aluminum is passed. Here, the aluminum oxide whiskers are on the surface of the liquid Aluminum formed, but they are contaminated by small aluminum balls.
Ein anderer Vorschlag zur Bildung von Alumlniumoxyd-Whiskern besteht in der Oxydation von gasförmigen Aluminlum-Trlchlorld mit Kohlendloxyd in Gegenwart von ausreichend Wasserstoff, um eine Verbindung mit dem in dem Aluminlumtrichlorid vorhandenen Chlor herzustellen und Chlorwasserstoff zu bilden. (Campbell, W. B. - Determination of the Feasabllity of Forming Refractory Fibres by a Continuous Process. Lexington Laboratories Report No. AMRA CR-63-03/8F - 1966.)Another proposal for the formation of aluminum oxide whiskers is the oxidation of gaseous ones Aluminlum-Trlchlorld with carbon dioxide in the presence of sufficient hydrogen to establish a connection with the chlorine present in the aluminum trichloride and to form hydrogen chloride. (Campbell, W. B. - Determination of the Feasibility of Forming Refractory Fibers by a Continuous Process. Lexington Laboratories Report No. AMRA CR-63-03 / 8F - 1966.)
Die Reaktion wird bei Temperaturen zwischen 1275 und 1700° C durchgeführt. Die physikalische Whiskcrform hängt vom Übersättigungsgrad des reagierenden Systems mit dem erzeugten Alurnlniumoxyd ab; sie ist jedoch nicht einfach zu steuern, und es ist nicht leicht. Whisker aus Aluminiumoxyd unter wesentlicher Ausschaltung anderer Formen zu erzeugen.The reaction will take place at temperatures between 1275 and 1700 ° C. The physical form of the whisker depends on the degree of supersaturation of the reacting system with the generated aluminum oxide; she is however, it is not easy to control and it is not easy. To produce whiskers from aluminum oxide with the substantial elimination of other forms.
Die Aufgabe der Erfindung besteht In der Verbesserung eines Verfahrens zur Herstellung von Alumlniumoxyd-Whiskern gemäß der einleitend angeführten Art. bei dem die Whisker schnell von Einschlüssen befreit werden können und das eine Erzeugung der Whisker in gewünschter, leicht steuerbarer Form ermöglicht.The object of the invention is to improve of a process for the production of aluminum oxide whiskers according to the type cited in the introduction. in which the whiskers can be quickly freed from inclusions and a generation of the whiskers in desired, easily controllable shape allows.
Die Lösung der Aufgabe geht von dem genannten Verfahren aus und Ist in dem Kennzeichen des Patentanspruchs angegeben.The solution to the problem is based on the method mentioned from and is indicated in the identifier of the claim.
Die so hergestellten Aluminlumoxyd-Whlskcr enthalten keine Einschlüsse, und ferner können die Whisker leicht steuerbar in der gewünschten Form erzeugt werden.The aluminum oxide dials produced in this way contain no inclusions, and further, the whiskers can be easily controllably produced in the desired shape will.
Das crlindungsgemäße Verfahren hängt vom Ablaut der folgenden Reaktion ab:The method according to the invention depends on the ablaut the following reaction:
3C +■ AIX1 3C + ■ AIX 1
3ALX + 3CO3ALX + 3CO
wobei X das Halogen Chlor oder Brom ist. Der Abiauf einer solchen Reaktion ist aufgrund von thcrmochcmlschen Verhältnissen aufgestellt worden; jedoch ist bisher der experimentelle Nachweis dafür nur in geringem Umfange durchgeführt worden. Es wurde nun festgestellt, daß diese Reaktion nicht nur stattfindet bei höheren Temperaturen in der Größenordnung von 1400 bis 18000C, sondern daß bei Verringerung der Temperatur um ungefähr 200 bis 400° C, so daß die Temperatur unter 1400° C liegt, die umgekehrte Reaktion stattfindet unter Abscheidung von Aluminiumoxyd-Whiskern und Ausfällung von Kohlenstoff.where X the halogen is chlorine or bromine. The course of such a reaction has been established on the basis of thermal conditions; however, experimental evidence for this has so far only been carried out to a limited extent. It has now been found that this reaction not only takes place at higher temperatures of the order 1400 to 1800 0 C, but that, so that the temperature is decreasing the temperature to about 200 to 400 ° C under 1400 ° C, the reverse The reaction takes place with the deposition of aluminum oxide whiskers and the precipitation of carbon.
Wegen der Freiheit von Einschlüssen wird das entsprechende wasserfreie, gasförmige Aluminiumtrihalogenld in einer Vorreaktionszone gebildet, indem ein Dampfgemisch des entsprechenden Halogengases und eines Inerten Trägergases über ein Bad aus flüssigem Aluminium von hoher Reinheit geleitet wird. Das Trägergas kann aus inerten Gasen der Atmosphäre bestehd., z. B. aus Helium oder Argon oder einem Gemisch daraus. Eine zu empfehlende Reaktionstemperatur liegt bei etwa 700° C, wobei Experimente gezeigt haben, daß diese Temperatur unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der die AIuminiummonohalogenide vorhanden sind. Das resultierende Gemisch aus dieser Reaktion wird dann über einen erhitzten, ungeschmolzcncn Körper aus Aluminium geleitet, der eine große Oberfläche im Verhältnis zu seinem Volumen aufweist, z. B. in der Form einer oder mehrerer Spulen, um zu sichern, daß kein unreagiertes Halogen in dem Gasgemisch vorhanden ist, welches zu der ersten Reaktionszeit geleitet wird.Because of the freedom from inclusions, the corresponding anhydrous, gaseous aluminum trihalogen formed in a pre-reaction zone by adding a vapor mixture of the appropriate halogen gas and an inert Carrier gas is passed over a bath of liquid aluminum of high purity. The carrier gas can from inert gases of the atmosphere existing, z. B. of helium or argon or a mixture thereof. One to Recommended reaction temperature is about 700 ° C, experiments have shown that this temperature is below the temperature at which the aluminum monohalides are present. The resulting The mixture from this reaction is then poured over a heated, unmelted body of aluminum which has a large surface area in relation to its volume, e.g. B. in the form of an or multiple coils to ensure that no unreacted Halogen is present in the gas mixture which is passed at the first reaction time.
In der ersten Reaktionszone wird der Aluminiumtrichloriddampf oder Aluminlumirlbromiddampf, dem Inertgas zugemischt ist. Ober eine oder mehrere Schichten aus einem innigen Gemisch aus fein zerteiltem Aluminiumoxid und Kohlenstoff geleitet. Das Gemisch weist dabei stöchiomctrische Verhältnisse auf. wie sie gemäß der vorgenannten Gleichung erforderlich sind. Dis Temperatur in der ersten Rcaktlonszonc liegt zwischen 1400 und 1800° C, vorzugsweise zwischen 1500 und 17000C, wobei die höheren Temperaturen bei schnelleren Strömungsraten der Rcaktandcn durch die erste Reaktionszone benutzt werden. Die Strömungsrate des Inertgases durch die Reaktionszonen und die Konzentration von Aluminlumtrlchlorla bzw. Aluminiumtribromid darin sollte derart sein, um zu sichern, daß das Inertgas unter den vorherrschenden Bedingungen leicht mit Aluminiumoxyd übersättigt wird, um Bedingungen zu schaffen, die der Abscheidung von Aluminiumoxyd In Whiskcrform förderlich Ist, und zwar nach der Reaktion mit dem Aluminiumoxyd und dem Kohlenstoff mit der auttretenden Bildung von Aluminiumchlorid bzw. -bromld und nachfolgender Kühlung in der zweiten Reaktionszone mit der Umkehrung derjenigen Reaktion, die In der ersten Reaktionszone stattgefunden hat. Wenn das Inertgas zu übersättigt wird, beginnt sich ein Gemisch aus Whlskern und Plättchen aus Aluminiumoxyd niederzuschlagen, und je größer der Übersättigungsgrad ist, je größer Ist das Verhältnis der niedergeschlagenen Plättchen. Die Plättchen können so klein sein, daß sie bei sehr wesentlichen Übersättigungsgraden der Puderform gleichen, was vermieden werden sollte.In the first reaction zone, the aluminum trichloride vapor or aluminum bromide vapor, to which inert gas is admixed, is used. Passed over one or more layers of an intimate mixture of finely divided aluminum oxide and carbon. The mixture has stoichiometric ratios. as required according to the above equation. Dis temperature in the first Rcaktlonszonc is 1400-1800 ° C, preferably 1500-1700 0 C, with the higher temperatures are used by the first reaction zone with faster flow rates of the Rcaktandcn. The flow rate of the inert gas through the reaction zones and the concentration of aluminum chloride or aluminum tribromide therein should be such as to ensure that the inert gas is slightly supersaturated with aluminum oxide under the prevailing conditions in order to create conditions which are conducive to the deposition of aluminum oxide in whisker form Is, namely after the reaction with the aluminum oxide and the carbon with the occurring formation of aluminum chloride or aluminum bromide and subsequent cooling in the second reaction zone with the reversal of the reaction that took place in the first reaction zone. When the inert gas becomes too supersaturated, a mixture of electrolyte and aluminum oxide platelets begins to precipitate, and the greater the degree of supersaturation, the greater the ratio of platelets deposited. The platelets can be so small that they resemble powder form with very substantial degrees of supersaturation, which should be avoided.
Die optischen Eigenschaften der erzeugten Aluminiumoxyd-Whisker offenbaren, daß diese Einzelkristalle bilden und daß beim Wachsen anderer Einzelkristalle die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn die Kristalle In einem leicht übersattigten Medium wachsen. Es Ist eine Mehrzahl von Variablen gegeben, und mit jeder bestehenden Vorrichiungslorm werden einige vorhergehende Experimente notwendig sein, um die optimalen Bedln-The optical properties of the alumina whiskers produced reveal that these single crystals form and that when other single crystals grow Best results are obtained when the crystals are In grow in a slightly saturated medium. It is one A plurality of variables are given, and with each existing device standard, some become preceding ones Experiments may be necessary to find the optimal conditions
gungen in jedem Einzelfall herauszufinden.to find out in each individual case.
Daher wird bei Durchführung vorhergehender Experimente die Erzeugung eines Gemisches aus Whiskem und Plättchen aus Aluminiumoxyd, bei welchem Plättchen oder puderförmlges Aluminiumoxyd vorherrschen, in der kühleren zweiten Reaktionszone anzeigen, daß unter den Bedingungen des Experimentes ein zu großer Obersättigungsgrad des in die kühlere Zone eintretenden Gasstromes eingetreten ist. Ein solches Eintreten muß verhindert werden, z. B. entweder durch Reduzierung des Halogenverhältnisses in dem das geschmolzene Aluminium berührenden Gasstrom oder durch langsameres Abkühlen der aus der ersten Zone ausströmenden Medien, In der der Aluminlumtrichloriddampf bzw. AIuminlJmtrlbromiddampf mit dem innigen Gemisch aus Aluminiumoxyd und Kohlenstoff in Berührung Ist, oder durch Reduzieren des absoluten Druckes in dem Gasstrom oder durch irgendeine Kombination dieser Maßnahmen.Therefore, when performing previous experiments the production of a mixture of whiskers and flakes from aluminum oxide, in which flakes or powdery aluminum oxide predominate, indicate that in the cooler second reaction zone under the conditions of the experiment too great a degree of supersaturation of the entering the cooler zone Gas flow has occurred. Such occurrence must be prevented, e.g. B. either by reduction the halogen ratio in the gas stream contacting the molten aluminum or by slower Cooling of the media flowing out of the first zone, in which the aluminum trichloride vapor or aluminum / methyl bromide vapor is in contact with the intimate mixture of aluminum oxide and carbon, or by reducing the absolute pressure in the gas stream, or some combination of these Measures.
In der zweiten, kühleren Reaktionszone läuft die Reaktion umgekehrt ab, d. h. in bezug auf die vorgenannte Gleichung von rechts nach links, und resultiert in der Bildung von Aluminiumoxyd und Kohlenstoff. Vorzugsweise wird dem Aluminiumoxyd erlaubt, sich durch Kondensation auf der Oberfläche vines Substrates, z. B. eines Bootes, das aus Alpha-Aluminiumoxyd hergestellt ist, niederzuschlagen, wobei sich das Substrat in der zweiten Zone befindet. Der Kohlenstoff scheidet sich in einer Zone ab, die sich nahe der zweiten Rcaktlonszonc befindet, in der steh die Aluminiumoxyd-Whiskcr niederschlagen, webeI sich die beld.n Zonen gewöhnlich überlappen. Es ist dann notwendig, den Kohlenstoff von den Alumlniumoxyd-Whlskern zu e.tfernen, und zwar durch Unterbrechen der Zuführung des Gasstromes, der das Alumlniumtrlhalogenld enthält, und durch Ersetzen dieses Stromes durch einen saucrstoffhaliigcn Gasstrom, dessen andere Komponenten In bezug auf das sich auf einem angehobenen Tcmperaturpegcl befindende Aluminiumoxyd inert sind, z. B. Stickstoff. Die Temperatur sollte auf einem solchen Pegel gehalten werden, daß der vorhandene Kohlenstoff zu Kohlcnstoffmonoxyd und/oder Kohlcnstoffdioxyd oxydiert wird. Hierfür eignen sich Temperaturen von 800° C und darüber, z. B. 800 bis 10000C. Auf diese Welse wird der verunreinigende Kohlenstoff In gasförmiges Kohlcnstoffmonoxyd und/oder Kohlenstoffdioxyd umgewandelt und diese Gase mit dem saucrstoffhaltlgcn Gasstrom entfernt.In the second, cooler reaction zone, the reaction proceeds in reverse, ie from right to left in relation to the above equation, and results in the formation of aluminum oxide and carbon. Preferably, the alumina is allowed to condense on the surface of vines substrates, e.g. B. a boat made of alpha alumina to knock down with the substrate in the second zone. The carbon is deposited in a zone near the second zone where the alumina whiskers precipitate, the zones usually overlapping. It is then necessary to remove the carbon from the aluminum oxide electrolyte by interrupting the supply of the gas flow containing the aluminum trhalogen and replacing this flow with an oxygen-containing gas flow, the other components of which are related to each other a raised Tcmperaturpegcl located aluminum oxide are inert, z. B. nitrogen. The temperature should be maintained at such a level that the carbon present is oxidized to carbon monoxide and / or carbon dioxide. Temperatures of 800 ° C and above are suitable for this, e.g. B. 800 to 1000 0 C. This is converted catfish of the contaminating carbon in gaseous Kohlcnstoffmonoxyd and / or carbon dioxide, and these gases are removed with the saucrstoffhaltlgcn gas stream.
Die zweite, kühlere Rcaktlonszonc Ist eine Zone mit abnehmender Temperatur In Strömungsrichtung des Rcaktionsgcmischcs. Die Temperatur dieser Zone kann daher von 14000C an ihrem einen Ende, das näher zur ersten Rcaktlonszonc liegt, auf 10000C an Ihrem anderen Ende abfallen.The second, cooler reaction zone is a zone with decreasing temperature in the direction of flow of the reaction mixture. The temperature of this zone can therefore fall of 1400 0 C at its one end which is closer to the first Rcaktlonszonc to 1000 0 C at the other end.
Wann die Reaktion nach der genannten Gleichung von links nach rechts abläuft, begleitet eine Volumenzunahme die Bildung der Reaktionsprodukte; entsprechend ergibt sich eine Volumenabnahme, wenn die Reaktion von rechts nach links abläuft. Da es jedoch wichtig Ist, daß die Rcakilon In der ersten Rcaktlonszonc von links nach rechts abläuft, 1st es vorteilhaft, daß ein unteratmosphärischcr Druck In der ersten Reaktlonszonc gehalten wird. Da es ferner am zweckmäßigsten Ist, mit einer fortlaufenden Strömung von der ersten Reaktlonszonc zur zweiten Rcaktlonszonc zu arbeiten, wobei diese Zonen Im wesentlichen unter demselben Druck gehalten werden. Ist es vorteilhaft, beide Zonen auf einem unteratmosphärlschcn Druck zu halten. Vorzugsweise wird ein Druck von 0,05 bis 0,50 des Atmosphärendruckes angewendet. When the reaction takes place from left to right according to the above equation, it is accompanied by an increase in volume the formation of the reaction products; accordingly there is a decrease in volume when the reaction runs from right to left. However, since it is important that the Rcakilon be in the first Rcaktlonszonc from the left runs to the right, it is advantageous that a sub-atmospheric cr Pressure is maintained in the first reactor zone. Since it is also most expedient, with a continuous Flow from the first reaction zone to the second reaction zone to work, these zones Maintained under substantially the same pressure. Is it advantageous to place both zones on one sub-atmospheric pressure Hold pressure. Preferably a Pressure from 0.05 to 0.50 atmospheric pressure is applied.
Das Verhalten der Alpha-Alumlniumoxyd-Whlsker, die in einem Strahl aus polarisiertem Licht betrachtet werden, zeigt an, daß die Whisker vom C-Typ sind, die auf der 0001-Achse (nach Miller-Indices) als einzelne Kristalle gewachsen sind. Dieser Typ weist einen regelmäßigen Sechseckquerschnitt auf. Elektronentükroskopisch geprüfte Proben hatten ein extrem hohe Aspektverhältnis, nämlich 100 bis 10 000 zu 1.The behavior of the alpha-aluminum oxide voters, viewed in a beam of polarized light indicates that the whiskers are C-type, the grew as individual crystals on the 0001 axis (according to Miller indices). This type exhibits a regular Hexagonal cross-section. Samples examined by electron microscopy had an extremely high aspect ratio, namely 100 to 10,000 to 1.
Nachstehend ist eine Versuchsprobe näher beschrieben. A test sample is described in detail below.
Es wurde eine Charge vorbereitet, die aus einem innigen Gemisch aus drei Gewichtsanteilen Aluminiumoxyd und einem Gewichtsanteil Graphit bestand.A batch was prepared consisting of an intimate mixture of three parts by weight of aluminum oxide and a weight fraction of graphite.
Ein Teil der Charge wurde benutzt, um einen Behälter mit rekristallisiertem Alpha-Aluminiumoxyd ?.u füllen, wobei der Behälter in einem rohrartigen Elektroofen untergebracht war. Ein Ende des Ofens wurde mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von wasserfreiem Aluminiumtrichlorid verbunden, indem Chlorgas über flüssiges Aluminium geleitet wurde, während das andere Ende mit einem Kondensor mit einer Entladeleitung verbunden war. Die Vorrichtung zum Erzeugen von wasserfreiem Aluminiumtrichlorid war ferner mit einer Versorgungsqucile für indes Gas verbunden, In diesem Fall Argon. Ebenfalls war eine Vakuumpumpe mit der Vorrichtung verbunden, so daß die gesamte Vorrichtung mit reduziertem Druck betrieben werden konnte.Part of the batch was used to fill a container with recrystallized alpha alumina? .U, the container being housed in a tubular electric furnace. One end of the oven came with a Device for producing anhydrous aluminum trichloride connected by adding chlorine gas over liquid Aluminum was passed, while the other end was connected to a condenser with a discharge line was. The apparatus for producing anhydrous aluminum trichloride was also provided with a supply source but connected to gas, in this case argon. There was also a vacuum pump with the device connected so that the entire device could be operated at reduced pressure.
Die so ausgestattete Vorrichtung wurde zunächst mit Argon ausgeblasen, um Sauerstoff und Feuchtigkeit zu entfernen. Das Alumlniummetall wurde dann erschmolzen, während fortgesetzt Argon durchgeblasen wurde. Nachdem das Aluminium vollständig geschmolzen war, wurde dem Argon In einem Vorabschnitt Chlor zugemischt und das Gemisch über das flüssige Aluminium geleitet. An der Oberfläche des Aluminiums fand eine Reaktion statt, bei der das wasserfrei?: Aluminiumtrichlorid gebildet wurde, das nach seiner Bildung verdampft und von der Argonströmung mitgerissen wurde. Der sich ergebende Gasstrom aus Aluminiumtrichlorid wurde dann bei 10000C durch einen Vorheizer geleitet und anschließend In den rohrartigen Elektroofen eingeführt, der bei 1600°C betrieben wurde, wo der Gasstrom in das Innige Gemisch aus Aluminiumoxyd und Graphit diffus eindrang und damit reagierte, um das Entstehen von Aluminiumchlorid und Kohlcnstoffoxyd zu bewirken.The device equipped in this way was first blown out with argon in order to remove oxygen and moisture. The aluminum metal was then melted while the argon continued to be blown through. After the aluminum had completely melted, chlorine was added to the argon in a preliminary section and the mixture was passed over the liquid aluminum. A reaction took place on the surface of the aluminum, during which the anhydrous ?: aluminum trichloride was formed, which after its formation evaporated and was carried away by the argon flow. The resulting gas stream of aluminum trichloride was then passed at 1000 0 C by a preheater and then introduced into the tubular electric furnace, which was operated at 1600 ° C, where the gas stream in the intimate mixture of alumina and graphite diffusely invaded and thus reacted to to cause the formation of aluminum chloride and carbon oxide.
Außer beim Alurniniumoxyd-Bchälter fiel die Temperatur allmählich ab. In dem Teil der Ofenröhre, die sich In der Zone herabgesetzter Temperatur befand, wurde eine wollige Masse aus Alumlniumoxyd-Whlskern erzeugt, und In dichter Nähe dazu entstand ein Niederschlag aus Kohlenstoff, der einen Bereich der wolligen Masse verunreinigte. Es wurde ein Druck von 0,25 absolutem Atmosphärendruck gefahren.Except for the aluminum oxide container, the temperature fell gradually decreasing. In the part of the furnace tube that was in the reduced temperature zone, was produced a woolly mass of aluminum oxide electrolyte core, and a precipitate formed in close proximity to it of carbon contaminating an area of the woolly mass. It became a pressure of 0.25 absolute Atmospheric pressure driven.
Die aus dem Ofen ausströmenden Gase wurden gekühlt und durch einen bei 200° C betriebenen Kondensator geleitet. Das flüssige Alumlnlumtrtchlorld wurde In einem Sumpf gesammelt und erstarrte dort. Die Restgase wurden mit Alkall gewaschen und dann In die Atmosphäre abgeleitet.The gases emanating from the furnace were cooled and through a condenser operated at 200 ° C directed. The liquid aluminum was collected in a swamp and solidified there. The residual gases were washed with alkali and then into the atmosphere derived.
Der Inhalt des Behälters bzw. Bootes wurde In einem getrennten Arbeitsgang von Kohlenstoff gereinigt. Indem ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff über eine Schale aus Aluminiumoxyd geleitet wurde. In der das Gemisch aus Alumlniumoxyd-Whlskern und verunreinigendem Kohlenstoff placiert wurde. Die Schale wurde In einem Ofen auf ungefähr 1000" C erhitzt, bis sämtlicherThe contents of the container or boat were cleaned of carbon in a separate operation. By doing a mixture of oxygen and nitrogen via a Shell made of aluminum oxide was passed. In which the mixture of aluminum oxide selector core and contaminating Carbon was placed. The shell was heated in an oven to approximately 1000 "C until all
Kohlenstoff oxydiert war.Carbon was oxidized.
Es wurden weitere Versuche durchgeführt bei Temperaturen im Bereich von 15000C bis 17000C und bei Drücken von 0,1 bis 1,0 Atmosphärendruck. Es wurden Whisker erhalten, wenn der Partialdruck des Argons größer war als derjenige des wasserfreien Aluminiumchlorides. Der Partialdruck sollte nicht größer sein als 20* des Gesamtdruckes in der Reaktionszone.Further experiments were carried out at temperatures in the range from 1500 ° C. to 1700 ° C. and at pressures from 0.1 to 1.0 atmospheric pressure. Whiskers were obtained when the partial pressure of argon was greater than that of the anhydrous aluminum chloride. The partial pressure should not be greater than 20 * of the total pressure in the reaction zone.
Typische Proben der Aluminiumoxyd-Whisker nach dem vorstehend erläuterten Verfahren, die je eine DickeTypical samples of the alumina whiskers produced by the above method, each having a thickness
von mehr als einem Mikrometer aufwiesen, wurden verschiedenen mechanischen Tests einschließlich Festigkeitstests unterzogen. Dabei wurden folgende Ergebnisse erhalten:greater than one micrometer were subjected to various mechanical tests including strength tests subjected. The following results were obtained:
Durchschnittliche Bruchdehnung: 1,20% durchschnittliche Bruchfestigkeit: 5,52 GH/m2
RMS-Durchmessen 2,86 Mikrometer Wahre Elastizität
(Elastizitätsmodul E): 460,9 GN/m2 Average Elongation at Break: 1.20% Average Tensile Strength: 5.52 GH / m 2 RMS Diameter 2.86 micrometers True Resilience
(Young's modulus E): 460.9 GN / m 2
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JPS50127896A (en) | 1975-10-08 |
GB1489346A (en) | 1977-10-19 |
FR2264898A1 (en) | 1975-10-17 |
FR2264898B1 (en) | 1978-12-29 |
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