Файл: Пивинский, Ю. Е. Кварцевая керамика.pdf

только при температурах спекания, превышающих 1320°С (при пористости 0—0,8%).

Светопропускание в значительной степени определя­ ется толщиной образца, что показано в табл. 19 [48], где приведены результаты для образцов различной тол­ щины, обожженных в течение часа при 13Ѳ0°С (матери­ ал тот же, что и для рис. 131).

Отсутствует гвзаимодействие При Ф 700—800°С быстрое взаимодействие

236

Аналогичные данные по взаимодействию кварцевого стёкла с .кислотами, щелочами и солями приведены в ра­ ботах [210, 211]. При этом отмечается, что грубообра­ ботанная поверхность кварцевого стекла дает меньшую химическую устойчивость по сравнению с оплавленной

иполированной.

Втемпературном интервале 1200—1600°С наблюда­

ется взаимодействие двуокиси кремния и углерода с об­ разованием моноокиси кремния с парциальным давле­ нием паров [6]: 1300°С — 2,1 мм рт. ст.; 1440иС — 9,1 мм рт. ст.; 1580°С — 36,4 мм рт. ст.

РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

Освоение ядерной энергии и космического простран­ ства предъявляет к конструкционным материалам до­ полнительные требования по радиационной устойчиво­ сти, т. е. по сохранению работоспособности конструкции из данного материала при воздействии проникающих излучений и потока нейтронов, протонов и электронов.

Кварцевая керамика, как и кварцевое стекло, облада­ ет низким сечением захвата тепловых нейтронов. Ее макроскопическое сечение захвата тепловых нейтроноз (при 2200 м/с) равно 0,00353 см-1. Микроскопические се­ чения захвата и рассеяния для двуокиси кремния соот­ ветственно равны 0,16 и 9,7. Для кварцевой керамики эти показатели будут уменьшаться прямо пропорцио­ нально снижению плотности. Хорошие свойства как за-

238

медлителя позволяют использовать кварцевую керамику в ядерных реакторах, в частности, как матрицу для теп­ ловыделяющих элементов.

Вработе [16] приведены результаты по изучению влияния облучения на прочность кварцевой керамики. После облучения интегральным нейтронным потоком 2-і1020 нейтрон/см2 изменения прочности кварцевой кера­ мики на изгиб не обнаружено (точность определения прочности 10%). Эффект влияния кристобалита и дру­ гих кристаллических фаз в условиях облучения снижа­ ется, так как под облучением кристаллические фазы в кварцевой керамике разрушаются и переходят в аморф­ ное состояние.

Вработе [214] были проведены измерения диэлект­ рической проницаемости и потерь некоторых видов ке­ рамики, в том числе кварцевой, до, во время и после

воздействия ядерного импульса продолжительностью 13 мс. Источником излучения служил пульсирующий ре­ актор бассейнового типа, создающий максимальную до­ зу 2 -10й нейтрон/см2 и дозу у-излучения 6 -ІО5 рад.

Измерения проводились на трех частотах— 1-^-2; 2— 4 и 8—12 Г,ц, продолжительность одного измерения 10 мс. До, во время и после облучения не было обнару­ жено существенного влияния радиации на диэлектри­ ческие свойства кварцевой керамики, в то время как для окисей алюминия, магния и бериллия наблюдалось многократное увеличение диэлектрических . потерь во время и сразу после воздействия облучения. О влиянии нейтронного потока на диэлектрические свойства и плот­

239

-Наиболее систематизированное и всестороннее изу* чение влияния различных видов излучения и потоков частиц на кварцевое стекло дано в монографии [216J.

Применительно к кварцевому стеклу не обнаружено существенного влияния «нейтронного излучения инте­ гральным потоком до 2 -ІО20 нейтрон/см2 на микротвер­ дость, модуль упругости и модуль сдвига.

Облучение кварцевого стекла потоком быстрых нейт­ ронов 4,3-ІО19 нейтрон/см2 при температурах 3—14иК по­ вышает его теплопроводность с 14,3 до 25,2 ,ккал/(ч-мХ Х°С) [222]; а облучение дозой 2 -ІО20 нейтрон/см2 при 35—41°С не вызывает заметного изменения ее теплопро­ водности [223].

ПРОЧИЕ СВОЙСТВА

Абляция

Как уже отмечалось выше, кварцевая керамика пос­ ле расплавления даже вертикально расположенной пла­ стины не стекает каплями подобно другим материалам в расплавленном состоянии, а испаряется. Это обуслов­ лено большой вязкостью кварцевого стекла в расплав­ ленном состоянии.

Испаряемость кварцевой керамики изучалась в ра­ боте [69] при непрерывном взвешивании на кварцевых весах в вакууме. Для определения температуры, при ко­ торой начинается испарение спекшейся кварцевой кера­ мики, измерялась потеря массы образцов при непрерыв­ ности подъема температуры. Было установлено, что практически испарение начинается при температурах выше 1200°іС. Для определения испаряемости в изотер­ мических условиях была выбрана температура 1400°С. Однако даже при этой температуре у образцов в 1,5—

керамики (р=2,12—2,26 г/см3) при температуре 1400иС в вакууме (1-10-4 мм рт. ст.) составила (1—3) -10-8 г/ /(см2-с).

На рис. 132 представлено давление насыщенного па­ ра двуокиси кремния и для сравнения некоторых других окислов в зависимости от температуры [199].

Кварцевая керамика является относительно эффек­ тивным неорганическим аблятором. Ее кажущаяся теп­

240