^ВВЕРХ

Новые технологии

АО «НТО ПРИБОРСЕРВИС» разрабатывает новую инновационную технологию формирования изделий сложной формы из композиционного реакционно-спеченного нитрида кремния»

Керамика

"Keramos" – значит обожженный материал.
Керамики можно определить как неорганические вещества с ионной и ковалентной межатомной связью.

Это слово происходит от наименования района древних Афин - "Сerami", где гончары производили свои товары. К традиционным керамикам относят как изделия керамической промышленности – глиняную посуду, фарфор, фаянс, черепицу и кирпичи, так и сырьё для их производства. Главным сырьём служит обыкновенная глина, состоящая из небольших кристаллов гидратированных алюмосиликатов, т.е. соединений, содержащих в различных пропорциях Al2O3, SiO2 и H2O. После формовки посредством пластической деформации керамические изделия обжигаются при высокой температуре для того, чтобы удалить воду и обеспечить условия для протекания различных реакций. Микроструктура готовых изделий состоит из кристаллов тугоплавких компонентов, заключенных в стеклообразную (некристаллическую) матрицу. Сам материал представляет собой сложную гетерогенную неравновесную систему, которая с трудом поддаётся контролю. В производстве керамики до сих пор искусство и опыт играют важную роль. Специалисты по физике твёрдого тела только приступили к объяснению свойств керамик, исходя из свойств отдельных фаз.

В настоящее время термин "керамика" приобрёл более широкое значение. Кроме традиционных материалов, изготавливаемых из естественной глины, этим термином обозначают новые керамики, например, очень чистые и плотные простые оксиды, карбиды, нитриды, графит, керметы (керамики в металлической матрице), стёкла (аморфные оксиды) и стеклокерамики, бетон (в ряде случаев такие материалы, как бетон и стекло, не относят к керамикам, так как эти вещества не подвергаются высокотемпературному обжигу и в них, следовательно, не протекают необратимые реакции, характерные для других перечисленных групп материалов).

Физические и механические свойства керамик определяются характером химической связи и кристаллической структурой. Керамики характеризуются высокой твёрдостью, жёсткостью, относительно высоким пределом прочности на сжатие и недостатком пластичности. Химические связи в керамиках весьма прочны, поэтому керамики характеризуются также высокими температурами плавления и химической устойчивостью (см. таблицу).

Керамика tпл.,°С
Карбид гафния HfC ~4150
Карбид тантала ТaС 3850
Графит С 3800*
Карбид циркония ZrС 3520
Карбид ниобия NbС 3500
Нитрид тантала TaN 3350*
Борид гафния HfB2 3250
Карбид титана TiC 3120
Оксид тория ThO2 3110
Борид циркония ZrB2 3060
Борид тантала TaВ2 3000
Борид титана TiB2 2980
Карбид вольфрама WC ~2850
Оксид магния MgO 2798
Оксид циркония ZrO2 2770
Нитрид бора BN 2730*
Оксид бериллия BeO 2570
Карбид кремния SiC 2500
Циркон ZrO·SiO2 2495
Карбид бора B4C 2450
Оксид алюминия Al2O3 2050
Оксид хрома Cr2O3 1990
Торстерит 2MgO·SiO2 1830
Муллит 3Al2O3·2SiO2 1810
Оксид кремния (кристобалит) 1715
Оксид титана TiO2 1605

* Вещество сублимирует

Отсутствие свободных электронов служит причиной того, что керамики, как правило, плохо проводят электричество и тепло. Поэтому керамики широко используются в электротехнике как диэлектрики. В некоторых керамиках взаимодействие, существующее между диполями, ведёт к спонтанной ориентации диполей и явлению сегнетоэлектричества. Подобное взаимодействие между магнитными диполями, существование которых связано со спином электронов, ведёт к ферримагнетизму целого класса керамик (ферритов). Наличие примесей в ряде керамик приводит к возникновению в так называемой "запрещённой зоне" дополнительных энергетических уровней и примесной полупроводимости. Такие керамики могут также поглощать падающее на них излучение, а затем вновь испускать его в виде когерентного пучка. Такие материалы являются активными элементами лазеров и мазеров.

Благодаря уникальности своих свойств керамики получили заслуженное признание в различных отраслях техники.

Потребности вакуумной техники в керамике связаны, в первую очередь, с их высокими диэлектрическими качествами, высокой химической стойкостью (в том числе и при высоких температурах) и высокой температуростойкостью. Кроме того, желательно чтобы технология изготовления изделий из керамических материалов была гибкой, то есть позволяла бы регулировать как свойства самого материала, так и быть доступной для изготовления керамических деталей разнообразных форм, включая возможность изготовления тонкостенных конструкций, резьбовых элементов, обеспечивать соединения с металлами.

Предлагаемая ниже технология отличается рядом преимуществ и имеет опыт промышленного применения на предприятиях литейного производства и ювелирного оборудования.
Композиционная керамика

КОМПОЗИЦИОННАЯ КЕРАМИКА РСНК-КО – реакционно-спеченный нитрид кремния – композит

Высокотехнологичный композиционный керамический материал устойчивый к термоударам – РСНК-КО – реакционно-спеченный нитрид кремния – композит.

РСНК-КО изготовлен по технологии горячего литья заготовки с последующим реакционным спеканием керамической массы. Матрица из нитрида кремния обеспечивает низкую усадку при спекании, высокие диэлектрические свойства и химическую инертность материала к расплавам металлов, солей, кислот до 1300°С. Максимальная рабочая температура до 1400°С. Крупнокристаллические включения придают материалу уникальную термостойкость: крупногабаритные изделия с толщиной стенки 3...5мм выдерживают более 10 термоударов с температуры 1200°С при закалке в воду (керамика из оксидов алюминия, циркония и других материалов разрушается после однократного испытания).

Технология РСНК-КО позволяет в сравнительно широких пределах регулировать пористость, плотность керамики и внедрять в матрицу равномерно распределенные композиционные добавки, в частности, крупнокристаллические оксиды металлов, теплопроводные ферросилициды, каталитически активные дисперсные включения никеля, платины, и др.

Применение материала основано на хорошей формуемости изделий, отсутствии усадки при спекании в сочетании с химической- и термо- стойкостью. Благодаря безусадочной технологии готовое изделие не требует дополнительной обработки и может включать резьбы, фланцы, поверхности под уплотняемые прокладки и другие элементы с высокой точностью размеров.

В настоящее время освоено производство небольшими партиями тиглей для плавки металлов (латунь, бронза, золото, цинк свинец и др.), закладных деталей печей, форсунок, изоляторов и др. Подготовлены предложения по изготовлению пористых пластин для рассекателей газовых горелок, излучателей газовых теплогенераторов, каталитических горелок с активными включениями металлов и другого теплотехнического оборудования.

Изделия из РСНК-КО – реакционно-спеченный нитрид кремния – композит характеризуют:

  • повышенная стойкость в окислительных и нейтральных средах до 1400°С
  • высокие механические свойства при температурах до 1350°С
  • стойкость к расплавам металлов Al, Mg, Zn, Pb, Au, Ag, Cu и их сплавам
  • увеличенный по сравнению с графитовыми тиглями в несколько раз ресурс
  • изделия с толщиной стенки 3...5мм выдерживают 10 термических ударов с температуры 1200°С при закалке в воду.

Изделия из РСНК-КО прошли апробацию на ювелирных заводах ООО МЭЮЗ и ЗАОО "Победа", а также фирме по производству литейного оборудования ООО "Я сам". Ведутся мелкосерийные поставки муфелей для индукционных печей на ЗАОО "Победа".

Свойства и опыт применения композиционной керамики

Разработанная композиционная керамика РСНК-КО обладает следующими сравнительными характеристиками:

параметр горячепрессованный Si3N4 (производство НПО Композит) РСНК-КО
плотность (г/см-3) 3,18 2,76
модуль Юнга (ГПа) 285 регулируемый 250±30
прочность при изгибе (МПа) 675 максимальная 185±10
твердость (ГПа) 16 16
термический коэффициент расширения (x10-6/°C) 3,2 регулируемый 1,8...5,4
теплопроводность (Вт/м·K) 25 12±10
максимальная рабочая температура (°C) 1350 1350

Уступая по некоторым параметрам керамике горячепрессованного Si3N4, РСНК-КО имеет преимущество в способе формования, и, следовательно, в себестоимости производства изделий.

По РСНК-КО имеются лабораторные данные на истираемость в условиях трения в паре с абразивными материалами. Данные были получены при контролируемой силе прижима абразивных материалов (шкурки различных марок, шлифовальных и заточных абразивных камней). Сравнительные данные показывают, что на истираемость керамики не уступает, а в паре с некоторыми абразивными материалами – превосходит алунд (керамика с высоким содержанием оксида алюминия в корундовой модификации), другие керамические материалы.

Материал хорошо режется алмазными дисками и возможно получение колец с полированной торцевой поверхностью из трубных заготовок.

Наиболее популярный ингибитор коррозии

Всегда в наличии!

Присадка ингибированная концентрированная ЛИК 649

ТУ 0257-002-48314506-06

Copyright © 2017. ПриборСервис  Rights Reserved.