Ежемесячный научно-технический и производственный журнал

ISSN 0131-9582

Исследованы дефекты невытравленных заготовок микроканальных пластин после их механической обработки. Установлено, что при операциях резки и шлифовки появляются дефекты, приводящие к образованию сквозных и несквозных паразитных каналов, а также к деформации каналов, граничащих с обрамлением и на стыке многожильных стеклянных стержней. Установлено, что в основном дефекты возникают на этапе сборки и вытяжки компонентов микроканальных пластин. Показано, что изученные дефекты не влияют на интегральное и локальное электрическое сопротивление заготовок.
Исследован процесс лазерной маркировки изделии? из стекла, основанный на лазерно-индуцированном переносе паров красящего состава на поверхность изделия при облучении с противоположной стороны через толщу стекла. Для формирования изображения использован импульсно-периодический наносекундный лазер. Проведена валидация качества маркировки и ее технологической совместимости с дальнейшими операциями изготовления триплекса, включая термические и баротермические воздействия. Испытания показали, что средние значения прочности маркированных образцов (495 и 431 МПа) находятся в требуемом диапазоне и не свидетельствуют о критическом снижении механических характеристик по сравнению с допустимыми нормативами для изделии? данного класса. Полученные результаты подтверждают возможность внедрения технологии в производственный цикл для автоматизированной идентификации изделии? (буквенно-цифровые обозначения, QR-коды, штрихкоды) при сохранении эксплуатационных характеристик.
Сцинтилляционные литий-силикатные стекла, легированные редкоземельными ионами, являются перспективными материалами для детекторов нейтронов. Оксифторидные стекла за счет модификации фтором обладают улучшенными спектральными и механическими свойствами по сравнению с оксидными стеклами. В работе методом варки получено модифицированное фторидами лития и алюминия литий-силикатное стекло, легированное ионами церия, и исследованы его спектральные и структурные характеристики. Показано, что введение в состав стекла 2 мол. % фторида алюминия не приводит к кристаллизации. Стекла обладают люминесценцией в УФ-области спектра при возбуждении на 300 нм. Световыход под гамма-квантами источника 137Cs (662 кэВ) оказался на 30 % выше, чем у коммерчески доступного аналога – стекла GS20. При введении в состав LiF кинетика сцинтилляции замедляется, в отличие от стекол, модифицированных AlF3, где происходит увеличение эффективности передачи энергии за счет улучшения связности стекольной сетки. Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения фторидных модификаторов в создании оксифторидных стекол для сцинтилляционных приложений.
Рассматривается проблема получения керамики на основе карбида бора с высокими физико-механическими характеристиками, в частности – проблема выбора исходного порошкового материала и технологии изготовления. Приведены результаты исследований порошков отечественного и импортного производства, показаны различия в их структурных свойствах и химическом составе. Отмечено, что форма зерна и гранулометрический состав порошков карбида бора оказывают существенное влияние на плотность заготовок при формовании методом одноосного прессования и содержание свободного кремния после силицирования; химический состав порошков определяет структуру керамики. Сравнение структурных и физико-механических свойств керамики на основе порошков отечественного и импортного производства показало преимущества использования отечественных порошков производства АО «УНИХИМ с ОЗ» по большей части физико-механических характеристик.
Представлены результаты исследований по получению керамики на основе ZrB2 методом шликерного литья с последующим свободным спеканием. Определены оптимальные параметры процесса формования сложнопрофильных заготовок изделий. Исследовано влияние температуры свободного спекания на структуру и физико-механические свойства керамики на основе ZrB2. Оптимальным составом по физико-механическим свойствам оказалась керамика состава 70 об. % ZrB2–30 об. % SiC, полученная при температуре спекания 2100 °С при выдержке 1 ч. Проведены исследования теплофизических свойств полученного материала при температурах до 2500 °С включительно.
Исследовано влияние диоксида церия (в количестве от 0 до 3,56 масс. %) и метода спекания (свободное спекание на воздухе, горячее прессование в аргоне) на фазовый состав, микроструктуру и свойства алюмоциркониевой керамики, содержащей 50 масс. % ZrO2. Установлено, что метод спекания определяет реализацию двойственной роли CeO2. Горячее прессование способствует восстановлению Ce4+ до Ce3+ и формированию пластинчатого гексаалюмината церия CeAl11O18, выявленного методами рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализа. Свободное спекание приводит к стабилизации кубической фазы ZrO2 (c-ZrO2). Горячее прессование обеспечило высокую относительную плотность (>99 % от теоретической) и практически нулевую открытую пористость, тогда как при свободном спекании пористость достигала 5 %. Твердость снижается с ростом содержания CeO2 при спекании материалов обоими методами. Трещиностойкость при свободном спекании в значительной степени определяется пористостью материала. При горячем прессовании критический коэффициент интенсивности напряжений возрастает с увеличением содержания CeO2 и, соответственно, CeAl11O18, достигая 7,5 ± 0,2 МПа·м1/2. Это демонстрирует эффективность CeAl11O18 как упрочняющей фазы. Показано, что горячее прессование является предпочтительным методом для получения алюмоциркониевой керамики Al2O3–ZrO2, в исходную смесь которой вводили CeO2.
Представлен обзор имеющейся научно-технической информации о токопроводящих металлизационных пастах, применяемых при производстве изделий по технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики (LTCC). Рассмотрено влияние основных компонентов металлизационных паст на их реологические свойства, температуру спекания и электрическое сопротивление токопроводящих элементов многослойных керамических плат. Установлено, что состав и количество неорганических и органических компонентов существенно влияют на реологические и тиксотропные свойства металлизационных паст. Размер и форма частиц металлического наполнителя наиболее сильно влияют на температуру спекания и электрическое сопротивление токопроводящих элементов. Состав и свойства боросиликатных стекол и оксиды тугоплавких металлов в составе паст влияют на адгезию токопроводящего слоя к материалу стеклокерамики и согласованность усадки пасты и стеклокерамики во время совместного обжига многослойного изделия.
Известно, что введение в состав стекол системы ZnO–MgO–Al2O3–SiO2 (ЦМАС) небольших добавок Na2O (до 5 мол. %) не препятствует получению ситаллов на основе цинковой шпинели (ганита) ZnAl2O4 и позволяет использовать ионный обмен для дополнительного улучшения их механических свойств. В данной работе методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с привлечением данных рентгенофазового анализа (РФА) изучена субмикроструктура ЦМАС-ситаллов с добавками оксида натрия в прозрачном состоянии и на начальных стадиях опалесценции и глушения. Основная кристаллическая фаза, цинковая шпинель, выделившаяся в ситалле, не содержит катионов натрия: они концентрируются в остаточной стеклофазе, создавая благоприятные условия для упрочнения материала методом ионного обмена. После термообработки стекла в течение 10 ч в области температур 770…790 °C в дополнение к цинковой шпинели кристаллизуется силикат цинка-магния (Zn, Mg)2SiO4, размеры частиц которого достигают 15…20 нм, в то время как размеры кристаллов ZnAl2O4 не превышают 6 нм, и поэтому именно силикатная фаза лимитирует получение прозрачных ситаллов и препятствует улучшению прочностных свойств.
Методом реакционного спекания синтезированы керамические материалы на основе карбида кремния с введением в исходную шихту различного содержания реакционного компонента – технической сажи (5, 15, 30 масс. %). Исследованы трибологические характеристики полученных керамических материалов в паре трения с конструкционным титановым сплавом ВТ6. Испытания проводили в условиях трения в воздушной и водной среде при комнатной температуре. Определено, что наилучшие антифрикционные свойства (µ = 0,17 в воде) наблюдаются при контактном взаимодействии титанового сплава с карбидокремниевым материалом, полученным из механической смеси, содержащей наибольшее количество (30 масс. %) технической сажи.
Исследованы Fe-замещенные керамические материалы семейства NASICON, отвечающие общепринятой формуле Na3+yМ(III)yZr2–ySi2PO12, с концентрацией допанта от 5 до 20 мол. %. Допирование изменяет морфологию и фазовый состав керамики. Спектры электронного парамагнитного резонанса свидетельствуют о присутствии атомов Fe3+ как в кристаллической фазе (c g ~ 2,0), так и в неупорядоченных фазах с сильной ромбической составляющей кристаллического поля на примесных ионах (c g ~ 4,3 и ~4,2). Проведен количественный анализ распределения парамагнитных центров в керамике. Отмечено, что допант преимущественно находится в кристаллической фазе образца. Показано, что Fe-замещенные комплексы NASICON соответствуют составу Na3М(III)yZr2–ySi2–yP1+yO12. Содержание Fe3+ в кристаллической фазе этих комплексов на 36 % выше, чем в образцах, полученных в соответствии с составом Na3+yМ(III)yZr2–ySi2PO12.