Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 2 (3-е изд., 1987) (1152096), страница 86
Текст из файла (страница 86)
В сухом воздухе н в кислых средах высокотемпературные чистые оксидные керамические материальг, как правило, стойки почти до температуры плавления. В целом высокоогнеупорные окснды располагаются в следующем порядке понижения их устойчивости: ТЬОз, ВеО, ЗТОз, А!зОН ЫЗО. Использование керамики из чистых оксидов при высоких температурах в разлнчных газовых средах и в вакууме ограничивается значением упругости паров оксидов, соответствующей началу их летучести.
На рис. 23.31 приведена зависимость летучести (потери массы) от температуры. Летучесть оксидов в гелии значвТа блица 23.49. Свойства д и н м гу м к ~З яре ен нн геев гнв геев г В е Рис 23.31. Зависимость истерн массы образцов в вакууме при 13,33 мПа (а) и в гелии при 20 кПа (б): à — МйО; У вЂ” М(,О.А!зОзг 3 — й!зО,1 Š— тгсз стабилизированный СаО (10 ай по массе); З вЂ” йгОз стабилизированный Мкс (10 Чз(г б — ВеО тельно меньше, чем в вакууме, причем наибольшей летучестью в вакууме и гелии обладает ЫЗО, а наименьшей в вакуума ЕгО, н в гелии ВеО. Летучесть оксида бернллия из изделий повышается, если в газовой среде при высоких температурах присутствуют водяные пары.
При втнх условияь начинается улетучивание уже п и 1000'С, и летучесть составляет 0,01 а/о, 8 на в значительной степени зависит от времени выдержки при заданной температуре и среды обжига. Так, при выдержке образцов оксида бернллня в воздушной среде при 1700'С в те- 10в при 600 'С 10гз при 300 'С ! 0' при 700 'С 7!Отари 800 С 4 10а при 900 'С 3.!Оа при 1200 'С 10за при 20'С 4.10ы при 200'С 3.10в при 900 'С 1 при !700 'С 4.10за при 20 С 10в при 800 С 10а прн !000'С 4 10'г при 20 'С 6,5 10' при 800 'С 252 Равд. 23 Электротехническая керамики 100 ао 1 041 Р ((йо 000 12(то 1527 'С Рис. 23.32. Температурные зависимости теп- лопроводности керамических оксидов: 1 — Е4041 т — Хтз(041 3 — ТЬО4, а — А!4041 Б — МКО1 а — НаО; у — А1,О, (частый и плотный оаспк]; 3— 5104 (прозрачный оаааааный оаспд] чение 20 мин летучесть с 1 см' составляет 0,13 г„ а при выдержке в течение ч0 мин — 0,16 — 0,18 г. Теплоправодносгь ВеО при комнатной температуре выше теплопроводности металлического бериллия, тогда как для других оксидов нх теплопроводность обычно составляет 1/5— 1/10 теплопровадности соответствующих металлов.
Теплопргводность спеченного оксида ВеО находится на уровне теплопроводности некоторых металлов, например стала„ алюминия, свинца, и примерно в 7 раз превышает теплопроводность спеченного А!404. Температурная зависимость теплопроводности для различных оксидов приведена на рис. 23.32. Электрофизические, теплафизические и ме. ханические свойства керамики нз чистых оксидов приведены в табл. 23.ч9. Высокими электраизоляциоиными и термомеханическими свойствами характеризуется беспористая прозрачная оксидная керамика при высоких температурах. Так, прозрачная керамика на основе оксида иттРиа (УтОа) имеет Рад ценных свойств, Обжиг такой керамики осуществляется в восстановительной среде при 1900— 2200*С.
Предельная рабочая температура этой керамики составляет 1800 'С, плотность †53 кг/м', прочность при растяжении — 1!9 МПа, ТК1 в интервале температур 20 †1000 'С составляет 6,6 10 а К вЂ ', з,= 12, 19 6= 1 10-4, р при 500 С вЂ” 5 104 Ом.м и при 900'С вЂ” 1 104 Ом м, диапазон длин волн оптической прозрачности — О,!7 — 6,5 мкм, светопропускание на толщину ! мм при длине волны 0,25 — 7 мкм составляет 80, прн 7 — 9,5 мкм — 10 4/о. Недостатком материала является невысокая стойкость к термоударам.
Прозрачную керамику на основе оксида магния МйО получают, главным образом, методом высокотемпературного прессования прн 1000'С и давлении 10,5 — 21,0 МПа; такой ма. териал характеризуется высокими значенияыи р иии 300'С: (104' —:10ы) Ом.м; в,=105 —:11,51 ТК1 в интервале температур 300 — 1300'С равен (12 — 16) 10 аК '. Высокими механическими поиазателями ха- рактеризуется прозрачная керамика на основе диоксида циркония Х(Оа, как это видно из при- веденных данных: Температура, 'С . „ , 20 500 1000 1200 1400 1500 Прочность* прн сжатии, МГ!з)..., 2!00 1600 1200 300 130 20 Коэффициент ТК1 в интервале температур 20 †1000 'С составляет 8.10 а К ', а в интерва- ле 1000 †1500 'С вЂ (11 — 11,5) 10 а К-'.
Такая керамика устойчива в окислительной среде при температурах до 2000 'С и стойка к термоуда- рам. Нитридная высоконагревостойкая керами- ка мажет быть получена путем непосредствен- ного воздействия азота, аммиака или других азотсодержащих соединений на порошок ме- таллов и неметаллов или их гидриды. восста- новления акс]щов элементов в присутствии азо та, аммиака, термической диссоциацин соеди- нений, содержащих Сг, Вг или А1 и азот, осаж- дения нз газовой фазы. Наряду с тугоплавкостью они обладают хорошими электроизоляционными и палупро- воднииовыми свойствами при высокой темпера- туре и сохраняют высокую термостойкость, хи- мическую стойкость, малый ТК1. Однако проб- лема изучения и применения нитридов еще ре- шена не полностью.
Из числа высокотемпературных соединений выделяют 5!4)т]4, ВХ, А!Н и композю(ионные материалы на их основе, обладающие высокимн электронзоляционными свойствами. Нигрт]д кремния 5(аН4 существует в двух кристаллических модификациях: о- и 5-5]аг(а Он характеризуется анизотропией, и это спо- собствует взаимодействию его с другими высо- котемпературными соединениями, Нитрид кремния получают различными способами в зависимости от его назначения, чаще — азотированием норошкообразного крем- ния при температуре 1600'С, при этом содер- жание 31 в 5144х]4 равно 99,2 о/а Нитрид креал. иия начинает образовываться уже прн 970'С. Реакция резко ускоряется при добавлении не- большого количества фторида кальция или ок- сидов алюминия, магния, кобальта н др. При температурах свыше 1600'С диссоциация пре- обладает над образованием ннтрндов.
Основные электрофизические свойства нитрн- дов кремния, бора и алюминия приведены в табл. 23.50. Для изготовления изделий из порошков ингрида кремния могут быть использованы практически все приемы порошковой металлур- гии и керамики. Для изготовления плоских аы- делий применяют прессование в стальных фор- мах, изделий сложной формы — изостатическое прессование в эластичных оболочках. При фор- мовании изделия из порошков 5(а(х44 вводят связуюшее вещества, например 2 Та-ный раст- вор поливинилового спирта. Прн формавании изделий применяют давление ! 00 — 250 МПа.
Спекание иэделий из порошков нитрида креи- ния в зависимости от дисперсвости порошка и актнвирующих добавок производят при темпе- ратурах 1600 — 1900'С в атмосфере азота под давлением 1 — 13 МПз. При производстве реакционно-спеченного 5]аН4 широко пользуются высокопроизводитель- ными методами оформления порошка кремния Высоканагргнастобкая оксиднал и литридллл керамика Т а б л и ц а 23.50. Ингриды бора, кремния н алюминия а-Вм Показатель Гексзгональная 2200 Кубическая Гексагонаяьная Структура 3050 2500 32,5 — 7,75 1900 !2,1 — 2,99 99,7 — 23,7 2,88 — 12,1 15.1 †1 17,2 29.0 4 — 5,6 350 — 280 270 †1 2,3 47 — 46 2,75 86 — 12 !5 ПΠ— 76 9,0 1Отз 1О 9.
10т 9,9 10ь 2 2. !Отз 3 10ь 101з 2 1Ог 1От 4,2 7 —.10 9,4 10 2 — 4 60 Плотность, кг. мз Температура плавления, 'С Теплоемкость при 20 †9 С, Дж((моль К) Теплопроводность при, 200— 800'С, Вт/(и К1 ТКХ при 20 — 1000 С, 10 з.К ' Модуль упругости при 20— !000'С, ГПа Предел прочности при 20— 1ЮО С на растяжение, МПа Твердость по Моосу р, Ом м: 20 С 300 'С 1000 С аы 1 М1ц 9500 МГц !Кб 1О'. 1 МГц 9500 МГц плазменным распылением, шликерным литьем, позволяющими получать разнообразный ассортимент изделий. Для получения высокоплотных изделнй из порошков ингрида кремния н композиций на его основе пользуются методом горячего прессования. Ега обычно проводят с использованием графитового пресс-инструмента, при этом поверхности, контактирующие с прессуемым порошком, футеруют нитридом бора.
Это позволяет легко извлекать спрессованные изделия из пресс-формы н предотвращать взаимодействие графита с нитрндом кремния. При изостатическом горячем прессавании в качестве среды, передающей давление на формуемое изделие, заключенное в молибденовую оболочку, используют окснд магния, ннтрид бора, графит н др.
Температура спекания зависит от давления прессования (например, прн давлении 280 МПа температура прессования составляет !760 'С). Изделвя, полученные описанным способом, характеризуются значениями е„==б, !ц б =6 10-з при частоте 1 МГц и з„=3,2 н !К б = 1О"з при 9,3 Гц. Пленки нз нитрида кремния„ полученные газофазовым методом, имеют следующие зна. чения: аг=б: !3, !К б =1 10 Многообразие свойств нитридов обеспечивает им широкое применение Тугоплавкостгь высокая термостойиость, жаростойкость до 1200 — 1300 "С и высокие электроизоляционные свойства, высокое значение р при высокой температуре, малый угол диэлектрических потерь при высоких частотах, в том числе в областк сантиметрового диапазона, позволяют его применять в высокочастотных устройствах различного назначения. Кроме того, ингрид кремния может быть использован в качестве высокотемпературных электродов, подложек для больших а-ы.м, Р-я,гк А!м интегральных схем в вычислительной текннке, а также как материал для нзгоювлення высокотемпературных пресс-форм.
Композиционный материал на осяове 31зХ, н МКО может быть использован в МГД-генераторах. Нитрид кремния в виде пленок широко используется в электронной технике и как защитное покрытие в различных контрукцгюнных элементах, например в жарапрочных лопастях, оснастке для термообработки, тиглях, чехлах, подшипниках скольжения, резцах и др. Нптрид бора ВН известен в трех модификациях: а, б, у. Нитрид а-В)4 имеет гексагональную кристаллическую структуру и высогше злектроизоляционные свойства прн высокой температуре; 8-ВН имеет гексагональную структуру, которая может перейти в кубическую, и свойства полупроводниковых материалов, а также повышенное значение ТК1 и высокую микротвердость; у-Вг( имеет ромбоздрическую структуру, которая при соответствующей температуре и давлении могкет перейти в кубическую с твердостью, близкой к алмазной. Гексагональный ингрид бора получают различными способами: нагреванием барного ангидрида, борной кислоты нли буры с цианистым натрием, или калием, или с амидами, раданистым аммонием нли непосредственным азотированием бара.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
