Керамічна маса для виготовлення радіопрозорої кераміки

Реферат: Керамічна маса для виготовлення радіопрозорої кераміки містить кварц Вишневецький, глинозем Г-00, стронцію карбонат, барію карбонат та літію карбонат. Карбонат барію та стронцію знаходяться при такому вмісті компонентів, мас. %: кварц Вишневецький 28,86-30,31; глинозем Г-00 24,54-25,75; стронцію карбонат - 11,61-27,09; барію карбонат - 13,6-31,74; літію карбонат - 3,25. UA 118344 U (12) UA 118344 U UA 118344 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, що заявляється, належить до керамічної промисловості і може бути використана як радіопрозорий керамічний матеріал у космічній, ракетній та інших галузях промисловості. В наш час прогрес авіабудування багато в чому визначається можливостями матеріалів, що використовуються при створенні авіаційної техніки. Умови експлуатації авіаційної та космічної техніки зумовлюють вкрай жорсткі вимоги до матеріалів, від якості яких в істотній мірі залежать надійність і конкурентоспроможність літальних апаратів. Задовольнити ці вимоги без створення нових матеріалів з комплексом високих експлуатаційних властивостей неможливо. При виготовленні деталей для літальних апаратів, зокрема обтічників для захисту електронного обладнання, що здійснює радіокерування, застосовуються радіопрозорі матеріали, які є діелектриками та залишають майже незмінною амплітуду і фазу електромагнітних хвиль радіочастотного діапазону, відбиваючи до 1 % електромагнітного потоку. Однією з найважливіших задач при виготовленні деталей спецтехніки є вибір радіопрозорих матеріалів, що задовольняють ряд жорстких вимог щодо сталості радіотехнічних характеристик у всьому діапазоні температур експлуатації, стійкості до теплового удару, ерозійної стійкості до дії пилу і газів при польотах на гіперзвукових швидкостях, низької теплопровідності і теплоємності, високої міцності та відносно низької щільності (як фактор зниження маси). Найбільш перспективними в цьому сенсі є керамічні та склокристалічні матеріали, які поєднують діелектричні властивості з високими механічними характеристиками (внаслідок дисперсності кристалічної фази), з підвищеною термостійкістю (більше 1000 °C) при невисокій щільності (до 3 г/см). Створення радіопрозорих матеріалів з комплексом високих експлуатаційних характеристик та розробка технологічних параметрів виготовлення деталей різних форм і розмірів є нагальною потребою сучасної авіакосмічної промисловості. Вирішення цієї задачі дозволить підвищити ресурсність антенних обтічників, поліпшити керованість ЛА та скоротити витрати на їх ремонтне обслуговування. Новим перспективним напрямком є низькотемпературний синтез моноклінного SrAl2Si2O8 та отримання керамічних та склокристалічних РПМ при зниженій температурі шляхом хімічного модифікування композицій. Так, в роботі (1) вказується на можливість низькотемпературного ущільнення кераміки на основі славсоніту, а автори (2) демонструють ефективність прийому комбінування фаз славсоніту, ганіту і рутилу для отримання кераміки з низькими діелектричними втратами. Втім ці роботи не дозволяють скласти цільну уяву про фізико-хімічні процеси отримання керамічних та склокристалічних РПМ, а відомості щодо технології їх виготовлення взагалі відсутні. Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є керамічний матеріал на основі системи SrO-BaO-AI2O3-SiO2, який має стабільні діелектричні характеристики в широкому температурному інтервалі. Недоліком прототипу є підвищена температура випалу (1500 °C) та тривалий час випалу - 12 годин (3). Задачею корисної моделі, що заявляється, є розробка керамічної маси для отримання радіопрозорої кераміки із зниженою температурою, тривалістю випалу та низьким значенням діелектричної проникності. Поставлена задача вирішується тим, що керамічна маса для виготовлення радіопрозорої кераміки, що містить: кварц Вишневецький, глинозем 1-00, стронцію карбонат, барію карбонат та літію карбонат відрізняється тим, що карбонат барію та стронцію знаходяться при такому вмісті компонентів, мас. %: кварц Вишневецький 28,86-30,31 глинозем Г- 00 24,54-25,75 стронцію карбонат 11,61-27,09 барію карбонат 13,6-31,74 літію карбонат 3,25. Технічній результат корисної моделі забезпечується тим, що, на відміну від відомої керамічної маси, запропонований склад маси містить карбонати барію та стронцію в співвідношенні 1:1, а також літію карбонат, який характеризується потужною флюсуючою дією. Позитивний ефект при введенні другого двовалентного катіона, зокрема оксиду стронцію, до цельзіанового складу проявляється в ослабленні росту діелектричної проникності при збільшенні температури. Тому можна вважати, що отримання термічно стабільних твердих розчинів цельзіан-славсонітового складу сприятиме підвищенню сталості діелектричних характеристик при експлуатації матеріалу в умовах високих температурних навантажень. Наведені компоненти у такому співвідношенні, яке заявляється, для виготовлення кераміки не використовувались, що свідчить про відповідність запропонованого рішення критерію "новизна". 1 UA 118344 U Приклад. Як похідна сировина використані такі матеріали: кварц Вишневецький, глинозем Г00, стронцію карбонат, барію карбонат та літію карбонат. Шихтовий склад, який відповідає оптимальному складу маси № 2 (див. таблицю), у масових відсотках наведено нижче: кварц Вишневецький 29,59 глинозем Г-00 25,15 стронцію карбонат 19,35 барію карбонат 22,67 літію карбонат 3,25. 5 Таблиця Шихтовий склад та властивості радіопрозорої кераміки, яка заявляється Найменування сировинних матеріалів Кварц Вишневецький Глинозем Г-00 Стронцію карбонат Барію карбонат Літію карбонат Температура випалу, °C Тривалість випалу, год. Водопоглинання, % Відкрита поруватість, % -3 3 Уявна щільність, ρк·10 , кг/м Діелектрична проникність Тангенс кута діелектричних втрат 10 15 20 25 30 35 Замежовий 28,14 23,93 3,87 40,81 3,25 1350 1 4,36 13,84 3014 8,3 0,0203 Масовий вміст матеріалів, мас. % 1 2 3 Замежовий 28,86 29,59 30,31 31,02 24,54 25,15 25,75 26,36 11,61 19,35 27,09 34,83 3 1,74 22,67 13,60 4,54 3,25 3,25 3,25 3,25 1350 1350 1350 1350 1 1 1 1 0,18 0,25 0,07 0,61 0,54 0,74 0,22 1,84 3010 2960 3025 3008 7,8 7,3 8,7 8,9 0,0090 0,0077 0,0096 0,0127 Керамічні маси готують наступним чином: суміші сировинних матеріалів подрібнюють шляхом спільного мокрого помелу в кульових млинах до залишку на ситі № 0063 не більше 1,5 %. Формування зразків відбувається методом напівсухого пресування. Зразки висушують до залишкової вологості 2 % в сушильній шафі. Випал дослідних зразків здійснюється при максимальній температурі 1350 °C протягом 1 години. Властивості випалених виробів, виготовлених із запропонованої керамічної маси, наведені у таблиці. Як витікає з таблиці, запропоновані склади керамічних мас дозволяють отримати радіопрозору керамічну масу при зниженій температурі випалу 1350 °C та ізотермічній витримці 1 годину. Властивості отриманих виробів характеризуються низькими значенням діелектричної проникності - 7,3-8,7 та тангенсом кута діелектричних втрат - 0,0077-0,0096, що задовольняє вимоги, які висуваються до радіопрозорої кераміки. Джерела інформації: 1. Song Chen, De-Gui Zhu, Xu-Sheng Cai Low-Temperature Densification Sintering and Properties of Monoclinic-SrAbSioOx Ceramics //Metallurgical and Materials Transactions A, 2014. Vol. 45, Issue 9. - Р. 3995-4001. 2. Xiao-Chuan Wanga, Wen Leia, Ran Anga, Wen-Zhong Lua ZnAl2O4-ТіО2-SrAl2Si2O8 lowpermittivity microwave dielectric ceramics //Ceramics International 2013. - Vol. 39, Issue 2. - Р. 17071710. 3. Orlova L.A., Popovicha N.V., Uvarova N.H., Palearia Α., Sarkisova P.D. High-temperature resistant glass-ceramics/r ased on Sr-anorthite and tialite phases // Ceramics International. - 2012. -№ 38. - Р. 6629-6634. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Керамічна маса для виготовлення радіопрозорої кераміки, що містить кварц Вишневецький, глинозем Г-00, стронцію карбонат, барію карбонат та літію карбонат, яка відрізняється тим, що карбонат барію та стронцію знаходяться при такому вмісті компонентів, мас. %: кварц Вишневецький 28,86-30,31; глинозем Г-00 24,54-25,75; стронцію карбонат - 11,61-27,09; барію карбонат - 13,6-31,74; літію карбонат - 3,25. 2 UA 118344 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3