Оптическая керамика

Керамика,также,как и ситалл,представляет собой многофазный материал,в котором одновременно существуют две или даже три фазы – аморфное стекло,монокристаллы и газообразная фаза – поры ( в оптической керамике,как правило,наличие пор недопустимо из- за увеличения рассеяния света ) .

Рис.2.6. Структура керамики.

Размеры кристаллов >> длины волны

λ ,чтобы уменьшить рассеяние на

границе раздела стекло-кристалл .

Слои стекла служат иммерсией .

В отличие от ситалла,где микрокристаллы растут внутри стекломассы при термообработке,в керамике,наоборот,изначально существует поликристаллическая основа,а стеклообразный связующий слой вокруг кристалликов образуется при прессовке ( оплавление при трении во время прессовки с нагревом или без нагрева ) или при последующем обжиге,или во время обеих этих операций.

Схема технологического процесса изготовления керамики показана на рис. 2.7.

Для обычной радиотехнической керамики используют природные материалы с дальнейшей очисткой; для оптической керамики применяют химические реактивы класса ОХЧ,изготовленные методами химического синтеза ( поликристаллические окислы и соли соответствующих кислот ) . Нужный размер кристаллитов получают тонким помолом на шаровых мельницах ( используют сухой или влажный помол – для получения более однородных по размеру кристалликов ).

Вторая стадия – смешивание шихты – для керамик сложного состава,синтезируемых при нагреве ( например , Ba Sr Ti – керамика ). На этой стадии определяется химический состав керамики и её свойства.

Третья стадия – предварительный обжиг. Во время него происходит синтез керамики,образование собственно поликристаллов нужного химического состава ( если керамика синтезируемая ). Иногда этой стадии нет , и синтез либо вообще не нужен , или он происходит при основном обжиге .

Помол спека : синтезированную керамику ,обожжённую,перемалывают до нужного гранулометрического состава ( используют сухой или влажный помол ) .

Приготовление керамической массы – зависит от способа формовки изделия. При обычном механическом прессовании или прессовании с нагревом делают сухой гранулированный порошок.Для улучшения сыпучести и спекаемости добавляют пластификаторы ( поливиниловый спирт,крахмал,парафин,воски и прочее ).

При экструдировании,штамповке,вытяжке и формовке делают пластичную керамическую массу ( с добавлением воды, поливинилового спирта,пластификаторов и так далее ).

При литье изготавливают жидкую керамическую массу – шликер , водный, ПВА-эмульсионный,на основе химических растворителей .

Изделия,сформованные из жидкой и пластичной массы,сушат и иногда подвергают механической обработке ( шлифовка ).

Далее идёт основная операция – обжиг. При обжиге ( температура от 1000⁰С до 1700⁰С в зависимости от типа керамики ) происходит оплавление кристаллитов,выгорание пластификатора ( основная причина образования пор ),образование стеклообразной прослойки – связки между микрокристаллами.

Физические,химические и оптические свойства керамики,в основном,определяются свойствами исходного поликристаллического материала,и отчасти процессами помола и обжига.Особенности оптической керамики : если необходимы оптические детали,работающие на пропускание,то есть малое поглощение и рассеяние оптического излучения,следует использовать кристаллики размера,большего длины волны,применять горячее прессование в вакууме ( сплавление микрокристаллов за счёт механического трения,удаление воздуха,отсутствие пор,уменьшение рассеяния излучения ).

Достоинства технологии керамик : керамику можно получить из любого стекла с любыми добавками,почти с любыми свойствами ( даже из микрокристаллов алмаза – очень высокая теплопроводность),очень высокая термостойкость ( до 2700⁰С длительно при сохранении механической прочности ).Технология производства относительно дешёвая, не нужно больших ванн для плавки стекломассы ( нагрев при обжиге обычно менее 1400⁰С,редко до 1700⁰С), обычные простые обжиговые печи .Прессование позволяет получить практически любую форму изделия. Однако размеры изделий ограничены возможностями прессов,механические свойства изделий сильно зависят от формы изделия (краевые эффекты,эффект масштабирования,большие изделия менее прочны,чем малые ).Оптическая керамика по термомеханическим свойствам значительно превосходит большинство монокристаллов.

Оптическая керамика применяется для изготовления подложек ИК – интерференционных фильтров,астрозеркал,окон,обтекателей,работающих в условиях механических и термических нагрузок.

Рис 2.7. Схема технологического процесса изготовления керамики .

Дата добавления: 2014-11-14; просмотров: 910; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!