Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 34
Текст из файла (страница 34)
уч о 1000'С образцов из чистой кварцевой керке а- нагретых до свого стекла мики с пористостью 10 — 12о!о и из кварцев толщиной !О Мм фиксировалось фотоэлектрическим пирометром. . В качестве датчика был лспользован гер* 19! энергии, излучаемой во всем диана о азоне длин волн, к полной энергии излучения абсолютно черного тела цри этой же температуре. Если данное тело серое, т.
е. его спектр излучен~ия строго подобен спектру излучения абсолютно черного тела, выражаемому зак то спектральная и интегральная степени черноты в этом случае равны между собой, и расчет процессов лучистого теплообмена,между телами змачителы у р но п ощается. Кварцевое стекло и кварцевая керамика являются не серыми т телами. Второй особенностью кварцевой кев ви имой рамики яв вляется ее частичная прозрачность в д . л п оз ачиые ИК-областях спектра. Прозрачные и по у р р и, -ола материалы имеют две особенностщ - р и: во-пе вых, они излучают не только с поверхности тела, ио и из глу инных слоев и, во-вторы, ых, спектр их излучения в значительной степени определяется спектром поглощения, хообычном виде неприменим.
о й Следовательно, интенсивность из, уч л ения ква~рцево е амики„как и кв р арцевого стекла, будет зависеть не т р р ины образца, Чем толще образец, тем го поглощение, а значит, и олы ависимость В ра оте б [1927 отмечается следующая завис м ой степени черноты полупрозрачн г ого мате- интегральной т и 1000'С от толщины обриала (оптического стекла) цри разца: 10 Е Я 00 с, л 0,0 Й 0,4 ю пв ' > У400 10 цйв УВПП 1000 ЛПП ггаП УВПП 2 П алов излучающая поуерхвость более развита По литеРатУРным юю данным, увеличение с;. шероховатости поверхности ощутимо влияет на степень черноты [1951.
Так, для графита с поверхностной по. 7 0 у а в длина волны, гчнм маниевый фотодиод ФД-К!, имеющий спектральный диапазон чувствительности 0,3 — ! мкм и максиму имум чувствипри,8 мкм. Измерения показали, что степень черноты кварцевой керамики в диапазоне 0,3 — 1,0 мкм Основным фактором, определяющим характер зависимости интегральной степени черноты, являетс я смещеере увеличения температуры спектра излучения в сто он более к р у ее коротких волн, для которых кварцевое ер туриая зависимость степени черноты матсрналов Рзю. 100.
Темп а — ОКПСЬ аЛЮМИНИЯ С ПОРИСтОСтЬЮ Зтз1 2 — ЛЕПКРОааивва ПаУОКИСЬЮ крома кварцевая керамекз с пористостью 12ри а — то жс, без легиРоззиия; З вЂ” ситалл корцисрптовой системы стекло прозрачно (см, рис, 95). Поэтому с увеличением температуры степень черноты должна уменьшаться, что подтверждается экспериментально. вой Температурная зависимость степени черноты квар екераиики представлена на рис. 100. Измерения проц !!04 [193).
водились на образцах толщиной 2 мм с пористостью Введение в кварцевую керамику до Зоуо окиси хрома существенно повышает степень черноты, не оказывая большого влияния на другие свойства. Г$овышение сте- певи черноты объясняется увеличением поглощения керамики за счет присутствия непрозрачной окиси хрома. Снижение степени черноты чистой кварцевой керами- ки до 0,4 наблюдаешься до 1000'С, а затем она возраста- ет.вплоть до температуры плавленная, достигая 0,80, Из- менение степени черноты чистой и легированной Сг200 кварцевой керамики для высокисх температур дано на рис.
101 [36), чввает Введение всего 1 — 2,5010 легирующей добавки б о еспеувелнчение степени черноты кварцевой керамики при температурах выше 1900'С более чем в два раааа Щ Тот факт, что температура измерения превышает температуру плавления (см. рис. 101), свидетельствует о том, что эксперимент проводился на расплавлевном и аблнруюшем материале. Рпс. 1й!. Степень черноты частой кварцевой керемпкв и легиро- ванной переписью произ Спектр излучения аблирующего плавленого кварца приведен на рис.
102, где для сравнения представлены также кривые излучения абсолютно черного тела при разных температурах [1941. Если исходить из того, что температура кипения и уппп абляции кварцевого стекла н кварцевой керамики:равна 260(ГС, ф то интегральная степень черноты по данным рис. 102 не превышает 0,4. Изменение пористости кварцевой керами- й кн может оказать существенное влияние на ее ц степень черноты, так как у пористых матери- Рнс. 102. Спектр излучения аблвруююего, зюьрцезого стекла н абсолютно ччюого тела ьцибзры ва вривыз — температура абсолютно червого' залпу ристостью 597о интегральная степень черноты составляла цри !000'К 0,57, а для плотного 0,86 [230). Однако для кварцевой керамики конкретные данные по зависимости степени чернотря от пористости пока отсутствуют.
Коэффициент теплового расширения |При повышении температуры атомы вещества приобокол ~ретают все болышую энергию, и амплитуды йх колеб о равновесного состояния увеличиваются, причем увеличиваются больше в направлении уменьшения межатомных сил, Соответствующее отклонение межатомных расстояний от среднего значения н обусловливает увеличение геометрических размеров между атомарли, молекулами и вещества в целом. Дополнительный вклад в сторону уменьшения или увеличения теплового расширения вещества может давать изменение углов связи между атомами.
Величины и удельная значимость этих составляющих ви н определяют абсолютное значение и температур ую за симость теплового расширения материалов, в чан ние м стности кварцевого стекла. Так как тепловое расш материала определяется только изменением состояр ширения атомов н молекул, то тепловое расширение квартепл ценой керамики должно строго соответство вать овому расширению кварцевого стекла. Этим же определяется и тот факт, что тепловое расширение кварцевой керамики, как и других материалов, мало зависят от пористости, влажности и технологических режимов получения. Измерения, проведенные авторами на образцах кварцевой керамики разной плотности из разных технологических партий, показали, что тепловое расшнрение кварцевой керамики соответствует тепловому расширению кварцевого стекла с разбросом, не превышающим ошибки 'измерения.
С учетом всего этого в дальнейшем правомерно характеризовать тепловое расширение кварцевой керамики и,данными по тепловому расширению кварцевого стекла. Тепловое расширение вещества характеризуется обычно истинным коэффициентом теплового расширения, т, е, коэффициентом теплового расширения (КТР) при данной температуре, и средним коэффициентом теплового расширения, т, е, коэффициентом теплового Рас- 194 ширения, усредненным на рассматриваемый интервал температур.
Зависимость истинного КТР кварцевого стекла в интервале от 270 до 1200'С, по обобщенным данным работы [196), показана ~на рис. 103. Отличительной особенностью этой зависимости является ее сложный характер и очень малое значение истинного КТР во всем диапазоне температур — на порядок ниже КТР окисных керамических материалов. В этом отношении кварцевое са ы о лс а -4О лги -гоо -гоо Рис. !ОК Зависимость коаффнциента теплового расширении кварцевого стекла от температуры. ! — по данным Уайта; Р— по данным Гнббонса; и — по давным Витти и дрл 4 — по данным Отто н томаса стекло и керамика на его основе являются уникальными материалами.
При температуре 200'С коэффициент теплового расширения кварцевой керамики, по нашим измерениям и данным других исследователей, составляет 10,5— 0,6) 10 и град-', что соответствует КТР кварцевого ,стекла прн этой температуре. Для практического пользования в табл. 13 приведены значения истинного КТР кварцевого стекла [1961.
В интервале 20 — 900'С средний коэффициент теплового расширения равен 5 10 ' град — ' [202). На ~рис. 104 дана кривая теплового расширения кварцевой керамики 7941М [1901. Наблюдаемое резкое уменьшение размеров образца после 1100'С вызвано на- 195 шавки:ш "3". О :е Таблица 13, Истиииый иовффициеит твидового рвсвирыгив ивврцевого стевйв и 50Ч вЂ” ! град с, с град 3,33 4,19 4,51 0 25 50 100 150 200 5,02 5,37 5,59 250 300 5,72 5,79 5,79 5,76 5,Б Рис. 105. Тепнавое рвсши,ревис образцов: ! — иварцеван керамика с паристостью менее 1и, павученав иэ вмсокапвотной аткивки, обжиг 1550'С— 1 ч; у — ниаоцеван керамика с иористостью 1Оэь поаученнаа иэ отвиики павмшенвай порнстосш, отжиг И50'С вЂ” 1 ч.
содержание кристобакита окова 1оид а — эталон крнстобавита О бпо ПОП !гпо 5 о! Рис. 1И. Расширение иварцевой керамики 7951М при двнтеньвам нагреве На рис. 105 показано, по [481 тепловое расширение трех видов керамики: содержащей кристобалит (кривая 2), без него (кривая 1) и эталона кристобалита (кривая 3). Как следует из рисунка, кристобалитсодержащая керамика (кривая 2) обладает пониженной по сравнению с эталоном температурой перехода р- в а-кристобалит (170 — 180'С), что характерно для плохо упорядоченного кристобалита [1 — 5). 196 чалом кристаллизации, сопровождающейся появлением кристобалита и резким уменьшением объема вещества. Плотность кварцевого стекла в аморфном состоянии равна 2,202, а кристобалита 2,32 г/смй.
Эта Равность плотностей вызывает уменьшение геометрических размеров. Абсолютная величина этого изменения зависит от степени кристаллизации керамики, что в свою очередь определяется температурой и временем эксплуатации 3 изделия. а, ш цп чие Я г ее" п гпо лю поо уоп юп о $ ш ~~ сь — 1Р В !ряду случаев в плотноспеченных образцах были замечены отдельные образования кристобалита, кото~рые, однако, не повышали заметно КТР [51). Как было подтверждено петрографическими иоследованиямн, этот факт объясняется тем, что вокруг кристобалитных образова~ний в материале образуются определенные разрывы, составляющие по ширине несколько процентов от диаметра крнстобалитных включений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
