Ежемесячный научно-технический и производственный журнал

ISSN 0131-9582

Многообещающие перспективы создания нового типа стеклокристаллических материалов и новых приложений открывают методы лазерного микро- и наномодифицирования структуры прозрачных диэлектриков. В данной работе после краткого экскурса в историю ситаллов обсуждаются прозрачные алюмосиликатные ситаллы, преимущественно на примере системы Li2O–Al2O3–SiO2, и области их новых применений. Рассмотрены недавно открывшиеся возможности лазерной микромодификации структуры ситаллов и записи в их объеме элементов фотоники и интегральной оптики. При этом особое внимание уделено прозрачным ситаллам с близким к нулю значением коэффициента термического расширения.

К упрочненным стеклам впервые применен локальный метод оценки двулучепреломления Abrio, и с его помощью исследовано распределение микронапряжений во флоат-стекле, подвергнутом ионообменному упрочнению. Показана возможность прецизионного определения толщины напряженного слоя, установлена корреляция между глубиной напряженного слоя и глубиной проникновения катионов калия в ходе ионного обмена.
Цель данной работы – изучение влияния скандия в додекаэдрической и октаэдрической позициях кристаллической решетки граната на особенности вакуумного спекания оптической керамики Y3-хScxAl2-yScyAl3O12:Cr, а также на ее оптические и люминесцентные свойства. В рамках исследования впервые была изготовлена оптическая люминесцентная керамика YSAG:Cr из керамических порошков метастабильных составов с высоким содержанием скандия в додекаэдрической позиции. Рассмотренные составы описывались общей формулой Y3-хScxAl2-yScyAl3O12, где 0,12 ? x ? 1,50 и 0,08 ? y ? 1,00 ф. ед. с общим содержанием скандия от 0,12 до 1,70 ф. ед. Были проведены следующие исследования керамических образцов YSAG:Cr: рентгеновская дифрактометрия, измерение кинетики усадки керамических компактов методом дилатометрии, изучение морфологии и элементного состава поверхности керамики методом сканирующей электронной микроскопии. Измерены спектры светопропускания и люминесценции. Показано, что керамика, изготовленная из составов с преимущественным содержанием скандия в додекаэдрической позиции, достигает максимальной плотности при меньших температурах по сравнению с составами, содержащими большее количество скандия в октаэдрических позициях. Обнаружено, что с повышением температуры спекания керамики YSAG:Cr составы с высоким содержанием скандия в додекаэдрической позиции становятся нестабильными.
Проведен энергоэффективный синтез высокопористых керамических материалов на основе Sc2O3 с применением комбинации методов компактирования и технологического горения с участием активных связующих. Методами РФА (рентгенофазового анализа), СЭМ (сканирующей электронной микроскопии) и ЭДА (энергодисперсионного анализа) установлено, что исследуемый материал обладает высокоразвитой многоуровневой морфологией микроструктуры на основе Sc2O3 и тортвейтита Sc2Si2O7. Основные характеристики порового пространства материала (пористость, размер пор, удельная поверхность, проницаемоть и др.) были установлены методом ртутной порометрии и альтернативными методами.
Рассмотрено изменение морфологии, степени агломерации как порошков-прекурсоров, так и керамических порошков YAG при варьировании условий размола с последующей оценкой влияния этих параметров на оптические свойства и структуру керамики. Порошки-прекурсоры YAG были получены методом химического соосаждения. Морфология, размер агломератов и кристаллитов были оценены методом сканирующей электронной микроскопии, лазерного дифракционного анализа, рентгенофазового анализа и газовой адсорбции Брунауэра–Эммета–Теллера.
Выявлено, что помол порошков-прекурсоров YAG позволяет снизить степень агломерации керамических порошков. Обнаружено, что при массовом соотношении размольных шаров и порошка-прекурсора 6,75/1 и соотношении массы размольной среды к массе порошка-прекурсора 4,5/1 достигаются оптимальные режимы, которые обеспечивают необходимые гранулометрические характеристики и наивысшую монодисперсность. Таким образом, показано, что применение дополнительной стадии помола порошков, синтезированных методом химического осаждения, а также подбор режимов измельчения позволяют улучшить свойства оптической керамики YAG.
Исследовано влияние эвтектической добавки системы Li2O–B2O3 на процесс спекания и диэлектрические свойства керамики на основе Li2MgTi3O8. Определено, что введение добавки в количестве 10,0 – 15,0 % способствует спеканию керамики по жидкофазному механизму. Керамика на основе Li2MgTi3O8, содержащая спекающую добавку в количестве 15,0 % и полученная при температуре обжига 900 ?С, демонстрирует следующий уровень свойств: средняя плотность ?ср = 3,04 г/см3, открытая пористость По = 5,7 %, относительная диэлектрическая проницаемость ?r = 19,0 и тангенс угла диэлектрических потерь tg? = 0,028. Пониженная температура спекания керамики позволит осуществлять производство различных электронных компонентов на ее основе по технологии низкотемпературного сообжига керамики (LTCC), а указанный уровень диэлектрических свойств – миниатюризировать устройства..
Рассмотрена возможность применения кварцевых песков месторождения «Ойнакум» как перспективного источника высококачественного кварцсодержащего сырья для стекольной промышленности в целях получения более высоких марок стекла. Изучены химический, гранулометрический и минералогический состав кварцевых песков Ойнакумского месторождения, получены высокие концентрации кварцевого песка с применением различных схем обогащения.
Проведенные экспериментальные исследования и практика показывают, что основными дефектами труб с эмалевым покрытием являются шероховатость внутренней поверхности трубы, наличие мелких пузырей, слоев макро- и микротрещин, которые значительно снижают срок их службы. Рассмотрена проблема возникновения дефектов эмалевого покрытия, разрушающих целостность эмали. Причины этих дефектов связаны с неправильным выбором технологического режима при нанесении эмалевого покрытия на внутреннюю поверхность труб. Выбор технологического режима при нанесении покрытия зависит от геометрических размеров и технологических параметров труб.
Известно, что неточное выполнение технологии нанесения эмалевых покрытий на внутреннюю поверхность труб приводит к образованию микротрещин. Учитывая это, основными задачами проведенных исследований являются автоматическая корректировка параметров технологического режима устройства и настройка системы управления для предотвращения образования микротрещин при нанесении покрытия, усовершенствование автоматического регулирования процесса.
Представлена оценка эффективности многостенных углеродных нанотрубок (МСУНТ), покрытых бинарным оксидом магния и алюминия, в качестве армирующей фазы в керамической композитной системе из алюмомагниевой шпинели MgAl2O4, изготовленной с использованием метода спекания без давления. Физические свойства, в том числе пористость, объемная плотность и прочность при изгибе шпинельных композитов, оценивались в интервале температур 1500 – 1600 ?С. Результаты свидетельствуют о существенном влиянии архитектуры МСУНТ с покрытием на улучшение свойств композитной системы. Разработанное тонкопленочное покрытие на МСУНТ способствует повышенной диспергируемости с улучшенной межфазной связью между матрицей и армирующими добавками, тем самым повышая механические и термомеханические характеристики композитов.
Синтезировано новое жаростойкое полифункциональное покрытие на основе стекла в системе BaO–B2O3–SiO2, обеспечивающее защиту деталей из коррозионно-стойких сталей от высокотемпературной газовой коррозии при температурах до 900 ?С. Синтезированное жаростойкое полифункциональное покрытие обладает повышенной устойчивостью к высоким температурам, высокими диэлектрическими свойствами, в связи с чем является полифункциональным. Высокий уровень свойств обеспечивается за счет композиции на основе тугоплавкого стекла и введения активатора сцепления.