氮化鋁粉體制備技術研究進展及展望

曹修全，張潔梅，林長海，徐浩銘

氮化鋁粉體制備技術研究進展及展望

曹修全1,2，張潔梅2，林長海*,3，徐浩銘2

（1.宜賓四川輕化工大學產業研究院，四川 宜賓 644000；2.四川輕化工大學 機械工程學院，四川 自貢 643000；3.四川蘇格通訊技術有限公司，四川 宜賓 644000）

目前，氮化鋁（AlN）粉體的主要制備方法包括碳熱還原法、直接氮化法、自蔓延高溫合成法、化學氣相沉積法和等離子體合成法，而碳熱還原法和直接氮化法是工業化制備高端氮化鋁粉體的主要方法。然而，由于現有制備方法自身的技術壁壘和國外的技術封鎖，國產氮化鋁粉體品質亟待提高。相比于現有氮化鋁粉體制備方法，利用高溫、富氮、穩定的純氮層流等離子體束制備高端氮化鋁粉體為高端氮化鋁粉體制備提供了新思路，也是有望提高國產氮化鋁粉體品質的新方法。

氮化鋁粉體；材料性能；制備方法

隨著電子產品整機和器件朝著微型化、輕量化、高速、高效、高集成度、高可靠性和大功率輸出等方向快速發展，其單位體積內所產生的熱量急劇增加，這對基片和封裝材料的散熱性能提出了更高的要求[1]。與其它材料相比，氮化鋁（AlN）材料具有熱導率高、絕緣性能好、機械強度高、化學穩定性好及環保無毒等優異特性（圖1），是迄今為止新一代散熱基片和電子器件封裝的最理想散熱材料，對電子器件小型化和低成本化發展具有決定性作用，既是支撐電子信息等萬億產業發展必備的基礎性關鍵材料，更是影響航空航天、軍事國防等國家安全的戰略性關鍵材料[1-4]。

《2022－2028年中國氮化鋁粉市場調查研究及前景趨勢分析報告》指出，我國2021年的氮化鋁粉體需求量高達4500 t，其中高端氮化鋁粉體約1000 t，并預計在未來幾年將以超過10%的年增長率持續增長。然而我國目前僅能制備出中低端氮化鋁粉體，導致國產電子產品所需的高端氮化鋁粉體幾乎全部依賴進口，并在航空航天、國防軍事等重要領域受到嚴格進口限制，極易造成“卡脖子”局面[5-6]。在氮化鋁粉體制備過程中，難點在于一方面要提高氮化鋁粉體制備效率和純度、另一方面必須有效解決氮化鋁粉體的團聚、水解與氧化問題[7-8]。為解決上述困境，氮化鋁粉體材料已被列為我國“十四五”期間加快現代產業體系發展和推動經濟體系優化升級的戰略性新興材料，被國務院確定為第三代半導體材料行業發展的關鍵材料，更被工業和信息化部列入《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021版）》[9-11]。

為進一步了解氮化鋁粉體制備研究進展，本文通過廣泛的文獻調研，對比分析了國內外制備的氮化鋁粉體的性能指標，綜述了現有氮化鋁粉體制備工藝方法和發展現狀，并展望了氮化鋁粉體制備未來發展方向。

圖1 氮化鋁材料性能及其應用領域

1 AlN粉體主要性能指標對比

目前高端氮化鋁粉體的制備技術基本被日本、美國、德國等發達國家壟斷，并進行嚴格技術封鎖[12]，其氮化鋁粉體具有純度高、粒度均勻性好、燒結性能好、收縮一致性好等優點，占據全球90%市場份額，尤其是日本德山、東洋鋁業等行業巨頭[5]。在我國科研工作者的不懈努力和國家政策的引導與支持下，我國氮化鋁粉體制備技術飛速發展，但與國外高端氮化鋁粉體品質仍存在較大差距（表1），主要體現在粉體純度低、粒徑分布范圍寬，導致制品成瓷溫度窄、熱導率低、收縮率難以控制，無法滿足高性能產品的需求，急需實現高端氮化鋁粉體的國產化研制[5]。

2 AlN粉體制備方法

目前制備AlN粉體的技術方法主要包括碳熱還原法、直接氮化法、自蔓延高溫合成法、化學氣相沉積法和等離子體合成法。

表1 國內外氮化鋁粉體品質對比[5]

2.1 碳熱還原法

碳熱還原法是目前較成熟的一種制備AlN粉體的方法。如圖2所示，它是以超細的氧化鋁粉末和過量的高純度碳粉為原料，經過球磨混合均勻后，在氮氣氛圍下，利用碳粉在1500～2000℃的高溫下還原氧化鋁，然后利用被還原出的鋁粉與高溫下的氮氣發生氮化反應從而生成氮化鋁粉末[6]。其反應式為：

Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)→2AlN(s)＋3CO(g)（1）

圖2 碳熱還原法制備AlN粉體工藝流程圖

碳熱還原法是目前工業生產氮化鋁粉體的主要技術方法，典型代表是日本德山曹達和美國DOW公司[1,5]，他們熟練掌握了關鍵技術，基本壟斷了整個高端氮化鋁粉體市場，并在制備方法與工藝方面進行了嚴格的技術封鎖，鮮有相關公開報道[13]。我國中電第43研究所和北京科技大學等相關研究團隊目前基本掌握了碳熱還原法制備氮化鋁粉體的技術方法，在中低端氮化鋁粉體的制備方面具備一定的批生產能力，尤其是北京科技大學研究團隊成立的廈門鉅瓷科技有限公司已經初步具備了生產與國外H級性能相當的氮化鋁粉體的技術能力[13-17]。另外還有中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司、P. Lefort等團隊均在碳熱還原法制備AlN粉體的研究方面取得了一定的研究進展[18-22]。

雖然碳熱還原法具有原材料豐富、工藝過程較為簡單、制備的粉末性能穩定等優點，但該方法對氧化鋁和碳的原料要求比較高，且原料難以混合均勻、氮化溫度較高、合成時間較長，而且還需對過量的碳進行除碳處理，導致工藝復雜、制備成本較高，一定程度上限制了該技術的發展[13,17,23-25]。

2.2 直接氮化法

直接氮化法是目前較為常見的另一種工業化制備氮化鋁粉體的方法。如圖3所示，它是在持續流動的N2或氨氣氛圍下，利用900～1300℃的高溫促使鋁粉與N2或NH3按照式（2）化學反應生成氮化鋁粉體：

2Al(s)＋N2(g)→2AlN(s) （2）

目前，日本東洋鋁業公司和德國Starck公司已掌握該方法，但對技術方法和工藝進行嚴格的技術封鎖[26]。我國北京有色金屬研究院等在直接氮化法制備AlN粉體方面取得了一定的研究進展，能夠制備出中低端AlN粉體[26-29]。

直接氮化法作為另一種已被工業化、也是最早被應用于氮化鋁粉體制備的技術方法，具有整個生產過程工藝簡單、不用后期除碳、成本較低等優點。但該方法在反應初期會在鋁粉顆粒表面逐漸生成氮化物膜，使氮氣難以進一步滲透，阻礙氮氣反應，致使產率較低[27,30-31]。

圖3 直接氮化法制備AlN粉體工藝流程圖

2.3 自蔓延高溫合成法

自蔓延高溫合成法是制備中低端氮化鋁粉體的一種工藝方法，其工藝流程如圖4所示。自蔓延高溫合成是利用鋁粉氮化反應時本身釋放的熱量提供能量，使反應在一定條件下自發持續進行，從而制備出氮化鋁粉體的技術方法，其反應式與直接氮化法相同。

圖4 自蔓延高溫合成法制備AlN粉體工藝流程圖

Hiranaka等[32-33]通過選用高比表面積小粒度鋁粉為原料或優化工藝研究利用自蔓延高溫合成法制備氮化鋁粉體的技術方法。北京鋼鐵研究總院、施諾瑞新材料公司等亦利用自蔓延高溫合成法制備出中低端AlN粉體[20,26-27,34-35]。

自蔓延燒高溫合成法對鋁粉要求較低，所需設備和操作簡便，主要是將鋁粉在高壓氮氣氛圍中引燃，然后利用鋁粉與氮氣的高化學反應熱來維持反應的持續進行，從而將鋁粉轉化為氮化鋁粉體。雖然目前已有企業利用自蔓延高溫合成法制備氮化鋁粉體，但由于其反應迅速，導致反應過程不易控制，而且制備的氮化鋁粉體粒徑大、純度低，限制了氮化鋁粉體的品質，導致制作的氮化鋁陶瓷熱導率偏低，常作為鋼鐵、橡膠和塑料等行業的添加劑[33-34,36]。

2.4 化學氣相沉積法

化學氣相沉積是一種制備超細、高純度、高粒度一致性的技術方法。如圖5所示，它的核心是在氣態條件下，將鋁的揮發性化合物帶入氨或氮氛圍下而發生化學反應，從氣相中沉積氮化鋁粉體。根據其鋁源的來源不同，具體涉及的化學反應式為：

AlCl3(g)＋NH3(g)→AlN(s)＋3HCl(g) （3）

Al(C2H5)3(g)＋NH3(g)→AlN(s)＋3C2H6(g) （4）

圖5 氣相沉積法制備AlN粉體工藝流程圖

H. Chaurasia等[12]首先利用AlCl3與尿素合成了氮化鋁單源前驅體Al[NH2CONH2]6Cl3，然后將該前驅體置于氮氣或氬氣氛圍中，升溫至1000℃后經氣相沉積得到氮化鋁顆粒。J. Lei等[37]和N. Wu等[38]也研究了利用化學氣相沉積法制備高純度氮化鋁粉體的方法[8,39]。

化學氣相沉積法雖然易于實現工序連續化，且可以制備出高純度、高比表面積的氮化鋁粉體，但該方法對設備要求較高、生產效率低，采用烷基鋁為原料會導致成本較高，而采用無機鋁為原料則會生成腐蝕性氣體，因而難以實現規模化的工業化應用[24,37-38]。

2.5 等離子體合成法

等離子體化學合成法是合成納米級氮化鋁粉體的先進工藝，其原理如圖6所示，利用載氣送粉或重力送粉將鋁粉送入直流電弧等離子發生器或高頻等離子發生器產生的等離子體束流中，在等離子體的高溫作用下迅速升溫、熔化、氣化并與等離子體態氮離子化合生成氮化鋁粉體，其化學反應式與直接氮化法相同。

在等離子體合成法研究方面，四川大學印永祥團隊[8,40]較早地從理論上分析等離子體與鋁粉之間的熱傳導過程，建立了鋁粉熱傳導模型，并研制出基于直流電弧等離子體的制造裝備實驗平臺，且以鋁粉為原料成功制備出AlN粉體；I. Banerjee等[41]在氬轉移電弧裝置中均勻注入氮氣形成活性氮離子，使其與鋁粉顆粒化合制備出氮化鋁粉體。S. K. Nilesh等[42]研究了以氮氣作為工作氣體，利用鋁蒸汽與等離子體態活性氮化合制備氮化鋁粉體的方法。近年來，中科院團隊研究了以轉移電弧等離子體電極蒸發產生的鋁蒸汽與等離子體電弧中的活性氮化合制備氮化鋁粉體的技術方法[43]。合肥開爾納米能源科技股份有限公司從工業化生產的角度率先利用湍流等離子體束與鋁粉化合制備出了納米級氮化鋁粉體，為納米級氮化鋁粉體的廣泛應用打下了基礎，但目前制備的粉體還只能作為添加劑使用[26,44]。

圖6 等離子體合成法制備AlN粉體工藝流程圖

目前等離子體合成法由于采用的等離子體源存在對空氣卷吸嚴重、穩定性差、束流短等問題而導致制備的氮化鋁粉體顆粒形貌不規則且含氧量高，限制了氮化鋁粉體的品質。但是，因其制備的粉體具有反應速度快、團聚少、粒徑小等優勢，被認為是合成納米級氮化鋁粉體的先進工藝方法，也是我國有望在高端氮化鋁粉體制備方面實現“彎道超車”的選擇[45]。

針對等離子體合成法存在的問題，曹修全等[46-49]在前期研究過程中研發了如圖7（a）所示的性能優異的純氮層流等離子體束。與傳統等離子體源相比（如圖7b），純氮層流等離子體束具有對空氣的卷吸少、噪聲小（＜90 dB）、束流長度長（最長超過500 mm）、穩定等優異特性，而且束流中富含高活性氮源。它一方面能為鋁源氮化提供豐富的高活性氮源，并給予鋁粉充足的氮化時間以提高鋁源的氮化率；另一方面束流的高溫可快速熔化鋁源，并抑制合成的氮化鋁粉體的團聚，提高氮化鋁粉體的品質。基于開發的純氮層流等離子體束開展了氮化鋁粉體制備探索實驗，將鋁粉顆粒在大氣環境下注入了層流等離子體束中制備出氮化鋁粉體，并采用掃描電鏡觀察了所制備的氮化鋁粉體形貌。在大氣環境下、工作電流60 A時制備的氮化鋁粉末粉體形貌如圖8所示，一致性和球形度較好，尺寸基本在100 μm以下。同時，利用X射線衍射儀分析了制備的氮化鋁粉體的成分，如圖9所示，可知，氮化鋁成分的衍射峰與所得到的X射線衍射峰基本保持一致，證明制備的氮化鋁粉體純度較高。雖然利用純氮層流等離子體束制備出了氮化鋁粉體，但因目前處于初步探索階段，所制備的氮化鋁粉體形貌、純度及效率等方面與國外技術還存在一定差距，還需從開發專用制備裝備、優化制備工藝、探索制備機理等方面進一步提高氮化鋁粉體的品質。

2.6 小結

通過前述分析，目前AlN粉體的主要制備方法及特點如表2所示。碳熱還原法和直接氮化法是目前制備AlN粉體工業化程度最高的技術方法，而等離子體合成法則是最具發展前景的一種新型制備工藝方法。

圖7 層/湍流等離子體源形貌對比

圖8 純氮層流等離子體束制備的氮化鋁粉體形貌

圖9 X射線衍射圖譜分析

3 總結與展望

3.1 總結

（1）氮化鋁粉體制備方法多樣，但現有方向仍存在較高的技術壁壘。

制備氮化鋁粉體的方法較多，其中較早進行工業化應用的主要是直接氮化法和碳熱還原法，但兩者都存在工藝過程要求苛刻、高成本、低效率等問題，盡管通過研究在一定程度上改善了其固有缺陷，但仍存在極大的技術壁壘；自蔓延高溫合成法是直接氮化法的一種衍生制備方法，該方法降低了對鋁粉的要求，但限制了氮化鋁粉體的品質；化學氣相沉積法是從化學角度出發而形成的制備方法，該方法過程復雜、可控性差，難以穩定高效地獲得高質量粉體；現有等離子體合成法雖然制備的氮化鋁粉體具有反應速度快、團聚少、比表面積大、粒徑小等優點，但仍存在氮化鋁粉體含氧量高、顆粒形貌不規則等不足，且對設備要求高、能耗大、產量低。

（2）國產氮化鋁粉體品質受限。

目前高端氮化鋁粉體的制備方法已被日本、美國等發達國家壟斷，并進行嚴格的技術封鎖[45]。雖然我國氮化鋁粉體制備技術在近幾年得以飛速發展，但與國外相比仍存在巨大差距，急需探索新的工藝方法或原理實現高端氮化鋁粉體的國產化制備，從而擺脫高端氮化鋁粉體制備的“卡脖子”局面。

表2 AlN粉體的主要制備方法及特點

3.2 發展趨勢

（1）優化現有工藝方法，提升粉體品質。

通過對現有氮化鋁粉體制備方法的深入研究，借助COMSOL、ANSYS等模擬仿真軟件，深入研究各種氮化鋁粉體制備方法的制備機理，從而提出優化現有制備方法的措施，打破高端氮化鋁粉體制備技術壁壘，進一步提升氮化鋁粉體品質。

（2）探索新的制備思路，實現高端氮化鋁粉體的國產化制備。

等離子體合成法因等離子體矩產生的束流能夠提供高溫、富氮的制備環境，設備操作簡單且生產效率高，將成為我國實現“彎道超車”的最佳突破口。尤其是純氮層流等離子體束具有高溫、富氮、束流長、穩定性好等制備氮化鋁粉體所需的良好環境氛圍，為我國制備高端氮化鋁粉體提供了新的研究思路，有望解決我國在高端氮化鋁粉體制備方面的“卡脖子”問題，也必將成為未來制備高端氮化鋁粉體的重要方法之一。

[1]張智睿，秦明禮，吳昊陽，等. 氮化鋁粉末制備方法及研究進展[J]. 粉末冶金技術，2021，39（4）：373-382.

[2]蔣周青，劉玉柱，薛麗青，等. 氮化鋁粉體制備技術的研究進展[J]. 半導體技術，2019，44（8）：577-582.

[3]Hong-Jun Ni，Ni Wei，Ma Li-Bin，et al. Research status and development trend of preparation technologies for high thermal conductivity AlN ceramic substrates[J]. Modern Chemical Industry，2017，37（7）：45-48.

[4]嚴光能，鄧先友，林金堵. 高導熱氮化鋁基板在航空工業的應用研究[J]. 印制電路信息，2017，25（10）：32-37.

[5]產業調研網. 2022-2028年中國氮化鋁（AlN）陶瓷基板行業發展全面調研與未來趨勢報告[EB]. https://www.cir.cn/8/38/ DanHuaLv-AlN-TaoCiJiBanFaZhanQuShiYuCe.html，2022.

[6]藍鍵，馬思琪，李邑柯，等. 氮化鋁粉末制備與應用研究進展[J]. 陶瓷學報，2021，42（1）：44-53.

[7]魏鑫. 高性能AlN粉體合成、特性及成瓷驗證[D]. 合肥：合肥工業大學，2019.

[8]漆繼紅. 熱等離子體合成氮化鋁陶瓷粉[D]. 成都：四川大學，2003.

[9]中國共產黨第十九屆中央委員會第五次全體會議. 中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議[EB]. http://www.mofcom.gov.cn/article/zt_sjjwzqh/ fuzhu/202012/20201203021505.shtml，2020.

[10]國務院. 國務院關于印發新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策的通知：國發〔2020〕8號[EB]. https:// www.gov.cn/zhengce/content/2020-08/04/content_5532370.htm，2020.

[11]工業與信息化部. 重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021年版）[EB]. https://wap.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/tg/art/2021/ art_ba8afb04dc694ad8a5830f15bd5ffda7.html，2021.

[12]Himanshi Chaurasia，Tripathi Santosh-K，Bilgaiyan Kamlesh，et al. Preparation and properties of AlN (aluminum nitride) powder/thin films by single source precursor[J]. New Journal of Chemistry，2019，43（4）：1900-1909.

[13]侯海蘭，馮月斌，字富庭，等. 碳熱還原氮化法制備氮化鋁的研究進展[J]. 粉末冶金工業，2019，29（1）：69-72.

[14]何慶. 納米氮化鋁粉末的制備、燒結及性能研究[D]. 北京：北京科技大學，2020.

[15]Qing He，Qin Mingli，Huang Min，et al. Synthesis of highly sinterable AlN nanopowders through sol-gel route by reduction-nitridation in ammonia[J]. Ceramics International，2019，45（12）：14568-14575.

[16]Qing He，Qin Mingli，Huang Min，et al. Mechanism and kinetics of combustion-carbothermal synthesis of AlN nanopowders[J]. Ceramics International，2017，43（12）：8755-8762.

[17]張巖巖，陳瑋，王毅. 氮化鋁粉末制備綜述[J]. 鋁鎂通訊，2017，（4）：48-50.

[18]張巖巖，劉永鶴，李東紅，等.氮化鋁粉末的制備及擴大實驗研究[J]. 無機鹽工業，2020，52（11）：56-59.

[19]Pierre Lefort，Billy Michel. Mechanism of AlN Formation through the Carbothermal Reduction of Al2O3 in a Flowing N2 Atmosphere[J]. Journal of the American Ceramic Society，2010，76（9）：2295-2299.

[20]Dang-Thy Mylinh，Yoon Dae-Ho，Kim Chang-Yeoul. Aluminum Nitride Formation From Aluminum Oxide/Phenol Resin Solid-Gel Mixture By Carbothermal Reduction Nitridation Method[J]. Archives of metallurgy and materials，2015，60（2）：1551-1555.

[21]肖勁，周峰，陳燕彬. 微波碳熱還原法制備氮化鋁粉末的工藝研究[J]. 無機材料學報，2009，24（4）：755-758.

[22]Wang Qi，Kuang Jianlei，Peng Jiang，et al. Carbothermal Synthesis of Spherical AlN Particles Using Sucrose as Carbon Source[J]. Ceramics International，2017，44（3）.

[23]王毅，李東紅，張巖巖. 碳熱還原法制備氮化鋁的影響因素[J]. 真空電子技術，2019，（3）：64-66.

[24]楊清華，王煥平，徐時清. 氮化鋁粉體制備的研究及展望[J]. 陶瓷學報，2010，31（4）：651-657.

[25]王杰，張戰營，呂新璐. 氮化鋁陶瓷粉體制備方法研究進展及展望[J]. 硅酸鹽通報，2010，29（5）：1098-1102.

[26]張浩，崔嵩，何金奇. 高性能氮化鋁粉體技術發展現狀[J]. 真空電子技術，2015，（5）：14-18.

[27]姜珩，康志君，謝元鋒，等. 鋁粉直接氮化法制備氮化鋁粉末[J]. 稀有金屬，2013，37（3）：396-400.

[28]樂紅志，田貴山，崔唐茵. 直接氮化法制備AlN粉的工藝研究與性能表征[J]. 硅酸鹽通報，2011，30（6）：1449-1453.

[29]Sen Wang，Wang Wen-Chun，Yang De-Zheng，et al. Direct synthesis of AlN nano powder by dielectric barrier discharge plasma assisted high-energy ball milling[J]. Journal of Materials Science: Materials in Electronics，2016，27（8）：8518-8523.

[30]Dian Zhang，Liu Fa-Min，Cai Lu-Gang，et al. Formation of novel core shell and tadpole-like structures in the direct nitridation of aluminum powder by N2 and NH3[J]. Journal of Alloys and Compounds，2013（547）：91-99.

[31]鄒東利，閻殿然，何繼寧，等. 氮化鋁陶瓷粉末的制備方法及展望[J]. 絕緣材料，2006，39（5）：20-22.

[32]Ming Xiang，Zhou Youfu，Xu Wentao，et al. Hydrothermal carbothermal synthesis of highly sinterable AlN nanopowders[J]. Journal of the American Ceramic Society，2017，100（6）：2482-2491.

[33]Ayako Hiranaka，Yi Xuemei，Saito Genki，et al. Effects of Al particle size and nitrogen pressure on AlN combustion synthesis[J]. Ceramics International，2017，43（13）：9872-9876.

[34]崔珊，王芬，李曜良. 自蔓延燃燒法制備AlN陶瓷粉體的研究進展[J]. 陶瓷，2008（1）：24-26.

[35]方智威. 基于碳化鋁制備氮化鋁陶瓷粉體[D]. 武漢：華中科技大學，2017.

[36]V-V Zakorzhevskii，Borovinskaya I-P. Combustion synthesis of submicron AlN particles[J]. Inorganic Materials，2015，51（6）：566-571.

[37]Nan-Chung Wu，Tsai Ming-Sung，Wang Moo-Chin，et al. The morphology and formation mechanism of aluminum nitride nanocrystals synthesized by chemical vapor deposition[J]. Journal of Crystal Growth，2000，208（1）：189-196.

[38]Lei Jin，Cheng Hongjuan，Chen Jianli，et al. Controlling morphology evolution of AIN nanostructures：influence of growth conditions in physical vapor transport[J]. Journal of Semiconductors，2018，39（7）：59-63.

[39]李津南. 氮化鋁薄膜生長動力學模型與模擬研究[D]. 西安：西安電子科技大學，2015.

[40]尚書勇，梅麗，李蘭英，等. 直流電弧熱等離子體法制備超細粉體氮化鋁的研究[J]. 河南化工，2004（6）：10-12.

[41]Indrani Banerjee，Joshi N-K，Sahasrabudhe S-N，et al. In Situ Studies of Emission Characteristics of the DC Thermal Arc Plasma Column During Synthesis of Nano-AlN Particles[J]. IEEE Transactions on Plasma Science，2007，34（6）：2611-2617.

[42]Nilesh-S Kanhe，Nawale A-B，Kulkarni N-V，et al. Synthesis of AlN/Al Polycrystals along with Al Nanoparticles Using Thermal Plasma Route[J]. AIP Conference Proceedings，2011，1349（1）：1301-1302.

[43]Lin Li，Ni Guo-hua，Zhao Yan-jun，et al. Synthesis of nano-AlN powders from Al wire by arc plasma at atmospheric pressure[J]. Ceramics International，2018，44（17）：21810-21815.

[44]王柳燕，張寧. 氮化鋁粉體制備技術的研究現狀與展望[J]. 粉末冶金工業，2008，（3）：42-46.

[45]葉凱，梁風，姚耀春，等. 熱等離子體制備與球化超細難熔金屬粉的研究進展[J]. 中國有色金屬學報，2020，30（9）：2011-2021.

[46]X Cao，He R，Xu H，et al. Experimental Study on the Design and Characteristics of an Optimized Thermal Plasma Torch with Two Gas Injections[J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing，2021，4（41）：1169-1181.

[47]Xiuquan Cao，Yu Deping，Shi Junlin，et al. Application of Similarity Theory to the Characteristics of Laminar Plasma Torch With Pure Nitrogen[J]. IEEE Transaction on Plasma Science，2020，48（5）：1249-1258.

[48]Xiuquan Cao，Chen Lin. Design and characteristics of a new type laminar plasma torch for materials processing[J]. Plasma Science and Technology，2019，22（1）：402-410.

[49]Xiuquan Cao，Yu Deping，Xiao Meng，et al. Design and characteristics of a laminar plasma torch for materials Processing[J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing，2016，36693-710.

Research Progress and Prospect of Aluminum Nitride Powder Preparation Technology

CAO Xiuquan1,2，ZHANG Jiemei2，LIN Changhai3，XU Haoming2

(1.Industrial Research Institute of Sichuan University of Science &Engineering in Yibin,Yibin 644000, China; 2.School of Mechanical Engineering, Sichuan University of Science &Engineering,Yibin 644000, China; 3.Sichuan Suge Communication Technology Co., Ltd., Yibin 644000, China )

At present, the main preparation methods of aluminum nitride (AlN) powders include the carbothermal reduction method, direct nitride method, self-propagation high temperature synthesis method, chemical vapor deposition method and plasma synthesis method. The carbothermal reduction method and direct nitride method are the main methods of industrial preparation of high-end AlN powders. However, due to the technical barriers of the existing preparation methods and the foreign technical blockade, the quality of domestic AlN powders urgently awaits to enhance. Compared with the existing preparation methods, a new idea for the preparation of high-end AlN powders is proposed by using the pure nitrogen laminar plasma jet, which could provide high temperature, rich nitrogen and stable preparation environments. It is also a new method to improve the quality of domestic AlN powders.

AlN powders；material properties；preparation methods；research progress；development trend

TB321

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2023.07.002

1006-0316 (2023) 07-0011-09

2022-08-17

宜賓市科技計劃項目（2021JC002）；長安大學中央高校基本科研業務費專項資金（300102252502）；機械結構優化及材料應用瀘州市重點實驗室開發基金（SCHYZSA-2022-02）；四川輕化工大學研究生創新基金（y2021027）；大學生創新創業項目（S202210622053）

曹修全（1989－），男，重慶巫山人，博士，副教授，主要研究方向為等離子技術及應用，E-mail：cao_comeon@126.com。

林長海（1982－），男，福建福州人，碩士，工程師，主要研究方向為電子信息技術，E-mail：411469879@qq.com。