- •1.Спекание корундовых изделий. Оксиды, влияющие на спекание.
- •2.Виды корундовой керамики, их свойства и области применения.
- •4. Модификации диоксида циркония. Частичная и полная стабилизация диоксида циркония.
- •5. Технология изделий из диоксида циркония. Свойства и области применения циркониевой керамики.
- •6.Технология бериллиевой керамики
- •7. Свойства и применения керамики из оксида бериллия. Охрана труда
- •8. Свойства оксида магния. Технология, свойства и применение периклазовой керамики.
- •10. Стеатитовая керамика виды, технология и области применения.
- •12.Технология и свойства кордиеритовой, цельзиановой и цирконовой керамики. Области применения.
- •13. Технология и свойства волластонитовой и сподуменовой керамики. Области применения.
- •14. Диоксид титана и другие важнейшие соединения, входящие в состав конденсаторной керамики.
- •15. Технология конденсаторной керамики. Особенности технологии важнейших типов керамических конденсаторов.
- •16. Титанат бария и его свойства как сегнетоэлектрика. Пьезосвойства сегнетоэлектрических кристаллов.
- •17. Особенности технологии и важнейшие типы пьезокерамических материалов(п.М). Области применения пьезокерамики.
- •18. Особенности неметаллических ферромагнетиков и их значение для техники. Строение и свойства феррошпинелей и зависимости от химического состава.
- •19. Типы магнитной керамики, их особенности и типичные составы. Технология основных видов магнитной керамики.
- •21 Основные методы изготовления изделий из бескислородных соединений. Области применения керамики из бескислородных соединений.
- •23. Технология и важнейшие свойства композиционных материалов на основе сочетания металлических и неметаллических фаз (керметов).
- •24. Методы металлизации керамики. Вакуум-плотные спаи керамики с металлами и методы их получения.
- •25. Особенности механической обработки керамики. Физико-механические характеристики керамики, влияющие на ее обработку.
1.Спекание корундовых изделий. Оксиды, влияющие на спекание.
Спекание корунда идет по твердофазовому механизму (1710-1750 град.)
Интенсификация:
-механическое активирование (сухой помол + максимальная плотность заготовки)
-термическое активирование (снижение температуры спекания, уменьшение рекристаллизации)
-химическое активирование (добавки)
Происходит образование твердых растворов, а не жидкой фазы. TiO2 1-2% усиливает диффузионные процессы, Т спекания снижается на 150 град, но увеличивается рекристаллизация. Прочность снижается, но повышается термостойкость.
Mn2+, Cr3+, Cu2+, Fe2+ также снижают Т спек на 150 градусов. Если чистые оксиды, то не образуется стеклофаза.
MgO, YO2, ZrO2, SrO приводят к образованию новой фазы, снижению рекристаллизации и повышению прочности.
2.Виды корундовой керамики, их свойства и области применения.
Благодаря хорошим электрофизическим свойствам различные разновидности вакуумплотной корундовой керамики широко используются в электроизоляционной, электровакуумной и радиоэлектронной технике в качестве изоляционных оболочек вакуумных ламп, изоляторов и подложек в электронных лампах, трубчатых каркасов нагревателей для радиоламп, подложек для интегральных схем и т. д. Хорошие электроизоляционные свойства, химическая устойчивость и достаточно высокая теплопроводность позволяют применять плотную корундовую керамику в качестве изоляторов для свечей зажигания двигателей внутреннего сгорания .
Высокоплотная прозрачная керамика из Al2O3 в настоящее время используется для изготовления корпусов газоразрядных ламп, подложек для интегральных схем, окон вводов энергии.
Широкое применение корундовая керамика нашла в высокотемпературной технике в качестве изоляции и чехлов для термопар, применяемых для измерения температуры до 1800—1850°С. Кроме этого, корундовая керамика применяется в виде труб для изготовления высокотемпературных печей, являющихся муфелем, на который наматывают проволочные нагреватели из жаростойких сплавов или платины. Трубы и стаканы из Al2O3 применяют также для изоляции в высокотемпературных индукционных печах, в частности при выращивании монокристаллов при температурах до 1950°С.
ТКЛР порядка 7-8 ∙ 10-6 К-1
Тангенс угла диэлектрических потерь 2-4 ∙ 10-4
Плотность 3,6-4,0 г/см3
Пористость до 6%
3 Методы получения оптически прозрачной керамики.
Технологические требования:
высокая чистота исходного сырья, т. е. отсутствие примесей, нарушающих монофазность получаемой керамики;
введение уплотняющей добавки в количестве, позволяющем не нарушать эту монофазность;
равномерность распределения добавки для получения однофазной структуры.
Прозрачной/светопропускающей керамикой называют такую, которая пропускает световые лучи. В настоящее время прозрачная керамика изготовлена из Al2O3, Y2О3, MgO, CaO, Sc2O3, ZrO2, ТiO2, шпинели MgO.Al2O3, граната 3Y2O3-5Al2O3 и показана возможность изготовления ее из других соединений.
Различают прямое и диффузное светопропускание. Прямое светопропускание определяется по прохождению через пластинку толщиной 1 мм световых волн в широком диапазоне длин, вкл видимые (0.4—0.7 мкм). Измеряют спектрофотометром и оценивают по проценту светопропускания, который должен быть более 80. Керамика из кислородных соединений пропускает волны длиной до 7—9 мкм, а бескислородных и некоторых сложных кислородных — в более глубокой инфракрасной области. Диффузное светопропускание оценивается как процент общего проходящего светового потока к определяется по специальной методике. Диффузное светопропускакие больше, чей прямое.
Обычные поликристаллические материалы даже с предельно высокой плотностью не прозрачны, так как благодаря наличию в них пористости световые лучи в них рассеиваются. Газовая фаза, находящаяся в закрытых порах, имеет низкий коэффициент преломления (около 1), что снижает проницаемость. Чтобы поликристаллическая керамика стала прозрачной, ее пористость, вкл закрытую, должна быть сведена к минимуму. Керамика должна иметь плотность, приближающуюся к теоретической. При 3%-ном содержании пор прозрачность исчезает.
Для образования прозрачной керамики необходимы соответствующий температурный и газовый режимы обжига. Прозрачную керамику обжигают в вакууме или среде водорода. Вакуум обеспечивает удаление газов из пор еще на ранних стадиях спекания, в результате чего газ не препятствует зарастанию пор. Водород, имея малый размер атома, диффундирует через кристаллическую решетку большинства оксидов и полностью удаляется, не препятствуя зарастанию пор.
На светопропускание керамики оказывают влияние: чистота исходного сырья; фазовый состав керамики; структура основной кристаллической фазы; пористость керамики; размер кристаллов, чистота обработки поверхности; длина волны падающего луча света.
Чистота сырья — необходимое и обязательное условие получения прозрачной керамики. Содержание основного вещества должно быть 99,6—99,9%. Чем выше чистота исходного сырья, тем больше светопропускание. Такая требуемая чистота может быть достигнута при применении высокодисперсных порошков, полученных хим. методами.
Если в керамике две и больше фазы, имеющие неодинаковые коэфф., то светопропускание снижается, т.к свет рассеивается на границах раздела фаз. Поэтому при производстве прозрачной керамики следует стремиться к использованию высокочистого сырья, применение которого не образовывает новых фаз. Добавка должна полностью растворяться в решетке основной фазы и не должна образовывать нового химического соединения. В керамических материалах кубической сингонии показатель преломления одинаков во всех направлениях, и светопропускание через них в видимой части света достигает 80%. В керамике, содержащей соединения с более сложной структурой, вследствие анизотропии оптических свойств светопропускание снижается.
Светопропускание связано с состоянием поверхности керамики (ее шероховатостью в др.). Непосредственно после обжига поверхность керамики характеризуется 5—6-м классом чистоты, вследствие чего происходит рассеивание света, и керамика непрозрачна. Чтобы керамика стала прозрачной, ее поверхность путем шлифования и полирования доводят до 11—12-го класса чистоты.
Светопропускание керамики зависит от длины волны падающего луча. Наибольшее рассеивание наблюдается в случае равенства длины волны и размера кристалла. Светопропускание спеченной корундовой керамики при разных длинах волн и пористости существенно различается.
Разработка прозрачных керамических материалов значительно расширила сферу применения керамики, главным образом в областях новой техники. Прозрачная керамика позволила создать оптическую аппаратуру для ночного видения, окон летательных аппаратов, подложек интегральных схем, панелей ИК-ламп и др. Особое значение прозрачная керамика, в частности из Al2O3, имеет для создания оболочек высокоинтенсивных источников света. Такие источники света в 5—6 раз превосходят по освещенности обычные лампы накаливания при их одинаковой мощности.