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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 57

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Нагревающаяся при вхождении в плотные слои ат­ мосферы пропитанная пенокерамика возвращает за счет излучения в пространство значительную часть приобре­ таемого ею тепла. Наполнитель поглощает тепло за счет пиролиза. Газообразные продукты разложения при этом охлаждают керамику по мере того, как они поступают из зоны пиролиза к поверхности.

Характерно, что кварцевая пенокерамика, применяе­ мая для указанного типа композиционного материала, имеет преимущество перед другими видами пенокерами- K1I (например, на основе А120 3, Zr02). Для применения теплоизоляционной керамики в космической технике масса системы является одним из основных показателей. По теплоизоляционным свойствам, отнесенным к одина­ ковому показателю по массе, упомянутые керамические материалы в порядке улучшения своих теплоизоляцион­ ных свойств располагаются в следующий ряд: AI2O3 —

->■ Zr02

—SiÖ2, чему

соответствуют уменьшающиеся

значения произведения

рЛ,(р — объемная масса

пеноке-

рамики, Я — коэффициент ее теплопроводности);

10,5 —

−

3,4 −

1,8.

 

 

Для сравнения теплозащитной эффективности пропи­ танной пенокерамики из А120 3, Zr02 и Si02 на образцах толщиной 25,4 мм осуществляется нагрев пламенем кис­ лородно-ацетиленовой горелки. Тепловой поток состав­

лял от 6 8

до 204 іккал/(м2- с).

При

этом время, не­

обходимое

для повышения

температуры

пенокерамики

до

230°С, было

следующим:

для А120 3

13 мин, Zr02

19

.мин, Si0

2 24 мин.

технология

изготовления жа-’ 1

 

В работе [16]

описана

ростойкой футеровки для ракетных сопел из кварцевой керамики. В связи с тем, что сам кремнезем не может быть использован для изготовления сопла ракетного двигателя на твердом топливе при температуре его го­ рения 3000—3400°С, сопло изготавливают из вольфрама.

Вольфрамовая же деталь в ракетной конструкции за­ крепляется посредством опорных теплоизоляционных деталей из кварцевой керамики. Керамическая опора при этом плотно облегает вольфрамовое сопло. Следо­ вательно, кварцевую керамику необходимо изготовлять так, чтобы внутренним формующим изделием было само сопло. Однако вольфрам при температуре выше 400— 450°С начинает легко окисляться, а для спекания кера­ мики требуется температура 1200—1260°С. Указанные

технологические трудности были преодолены следую­ щим образом. В подготовленную форму с установленным внутри ее вольфрамовым соплом заливали суспензию с добавкой водорастворимой смолы (3—10%)- Заготовку высушивали при 150—200°С, при этом смола отвержда­ ется и прочность заготовки при изгибе повышается до 490 кгс/см2. Изготовленная по этому способу безобжиго­ вая деталь после срабатывания двигателя (длительность полного цикла 5—10 с) не разрушилась. И только в ее слоях, непосредственно прилегающих к вольфрамовому соплу, наблюдалось обугливание смоляной связки.

Кварцевая керамика была использована в космиче­ ском корабле США «Апполон» (в конструкции антенной системы) ‘.

ДРУГИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Применение кварцевой керамики может оказаться эффективным и для ряда других целей: в ядерной тех­ нике, при изготовлении телескопов, как исходный полу­ фабрикат при получении керметов. Кварцевая керамика может применяться в качестве материала капсул для ра­ диационных экспериментов [16]. Установлена высокая радиационная стойкость кварцевой керамики, позволяю­ щая применять ее в качестве изоляторов в высокотемпе­ ратурных ядерных реакторах.

Рекомендуется использование кварцевой керамики в качестве топливных элементов путем введения в ее поры раствора актиноурана и заплавления их в струе плазмен­ ной горелки [16]. В связи с тем, что при повышенных температурах в ядерном реакторе количество кристалли­ ческой фазы (кристобалнта) возрастает, а одновременно действующее нейтронное излучение приводит к разупорядочению структуры SiC>2, между процессами кристал­ лизации и радиационного остеклования кварцевой керамики наступает равновесие, что допускает длитель­ ную ее эксплуатацию в реакторе при более высокой тем­ пературе, чем в обычных условиях (без радиации). Предполагается, что нормальная рабочая температура кремнеземуранового реактора будет превышать 1260— 1300°С. По классификации, предложенной в работе [216], кварцевая керамика относится к радиационнодиэлектрически стойким материалам.

* Пат. (США), № 3384895, 1968

Кварцевая керамика практически не разрушается под действием облучения и прозрачна для нейтронов, что позволяет успешно использовать ее в качестве конст­ рукционного материала в тех узлах ядерных реакторов, где обычные материалы подвергаются разрушению от облучения и не обеспечивают достаточной теплоизоля­ ции [16].

Низкая теплопроводность и высокая термостойкость пенокварцевой керамики обусловили возможность ее применения в качестве рефлекторов (отражателей) для кварцевых теплоизлучающих ламп [16]. Обычно отра­ жатели изготавливают из нержавеющей стали, покрытой слоем золота. Охлаждение их при этом осуществляется водой. Было установлено, что отражатель из кварцевой пенокерамики передает нагреваемому объекту больше тепла, чем металлический. Обусловлено это тем, что по­ верхность керамики, благодаря низкой теплопроводно­ сти, быстро нагревается до температуры выше 1100°С и начинает излучать тепло обратно к обогреваемому объ­ екту. В связи с тем, что температура поверхности квар­ цевой лампы повышается почти мгновенно, передача теп­ ла от нее к горячей поверхности пенокерамики значи­ тельно ниже, чем к холодной (вследствие охлаждения водой) поверхности нержавеющей стали. Преимущест­ вом отражателя из кварцевой пенокерамики является то, что он не является электропроводным и не требует ох­ лаждения водой.

Была изучена возможность применения кварцевой керамики для отражателей оптических телескопов и ра­ диотелескопов. Для этой цели требуется высокая точность размеров, что достигается полировкой. В качестве перс­ пективного материала для отражателей радиотелеско­ пов рассматривается безобжиговая кварцевая керамика с содержанием водорастворимых смол. Из этого мате­ риала представляется возможным получить поверхность отражателя, поддающуюся обработке с необходимой точностью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б е р е ж н о й

А.

С. Кремний

и его

бинарные

системы.

Киев,

 

Изд-во АН УССР,

1958, 350 с. с ил.

 

 

 

 

 

 

2. Э й т е л ь

В. Физическая химия силикатов. Пер. с англ. М, ИЛ,

3.

196Й. 1055 с. с ил.

 

 

Silica, New

Brunswick, 1965.

S o s m a n

R. В. The Phases of

4.

К а й н а р е к і и н

И. С. Динас. М.,

Воостройиздат,

1961,

469 с.

 

с ил.

 

 

 

 

Ф р о н д е ль К. Система минера­

5. Д э и а Дж. Д., Д э н а Э. С.,

 

логии. Т. 3. Минералы мремшезема. Пер. е англ. М., «Мир», 1966.

6.

430 с. с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б о т в и и к и н О. К., 3 а п о р о ж с к и и А. И. Кварцевое стек­

 

ло. М., Стройиздат, 1965, 259 с. с ил.

 

 

 

 

Стройиздат,

7. іПр яіни шн ико в В. П. Система кремнезема. М.,

8.

1971, 239 с. с ил.

 

 

Soc. Bull.»,

1937,

v. 16,

№ 9,

W in s h i p

W. — «Amer. Ceram.

9.

p. 351—361.

F., W e i s e n b e r g

G. — «Glaslcchn.

Bei'.».

1937,

S k a u p y

 

10.

Bd

15, S. 306—308.

 

 

 

 

 

 

 

 

R u Ff о О.,

H i r s c h В. «Zeitsch. anorg. u. allg. Chem.», 1928,

 

Bd. 173, № 10, S. 14—26.

В. В.,

С е м н р е н ч е н к о

М. А.

11. С о л о м и н

 

H. В., Я к у б п к

12.

и др. — «Стекло и керамика»,

1967, № 9, с. 6—8 с ил.

 

Г о л у б е в а

 

Н. В., Е л ь к и н а

С. А. — «Оптико-механическая

13.

•промышленность»,

1967, № 6, с. 38—41 с ил.

 

 

 

 

Г о л у б е в а

 

Н. В., Ель. к и и а

С. А. — «Стекло и керамика»,

14.

1967, № 12, с. 18—20 с ил.

 

W e l s h

Е. A. High—strength,

H a r r i s

I. Н., В o ma r ' S . Н.,

 

broadband,

lightweight silicon

oxide

radome

techniques

Techn.

15.

report USA. AFAI—TR—68—71, 1968.

Soc.»,

1960,

v. 43,

№ 10,

V a s i l o s

Th. — «J. Amer. Ceram.

16.

p.

517—619.

 

D. — «Ceramic Age», v. 76,

№

2, p. 33—38, 1960,

W a l t o n

1.

V.76, № 3, p. 23—28, 1961, v. 77, № 5, p. 52—58, 1961, v. 77, №7, p. 38—40, 42—45, 1961.

17. I u d g e I. F. — «Missiles and

Rockets», 1961, v. 8, №

15, p. 26—28.

18. F l e m i n g

F. D. — «Amer. Ceram. Soc. Bull.»,

1961, v. 40, № 12,

 

p. /48—-751.

 

J. — «Silikattechnik»,

1962,

Bd. 13, № 7,

19. S c h u l l e

W. — Ulbricht

 

S. 229—232.

 

 

 

1962, Bd. 13, № 8,

S. 282—284.

20. S c h u l l e

W. — «Silikattechnik»,

21.

W a l t o n

I. D. — P o u i o s

N. E.

— «Amer. Ceram. Soc. Bull.»,

22.

■1962, V. 41, p. 778—780.

N. E. — «VIII Internat. Ceram. Cong­

W a 11 о n

I. D.,

P o u i o s

23.

ress. Copengagen, 1962, p. 220—230.

1962, v. 41, № 7,

F l e m i n g

F. D. — «Amer. Ceram. Soc. Bull.»,

24.

p. 472—473.

D., B o l a n d P. — «Amer. Ceram.

Soc.

Bull.»,

F l e m i n g

F.

25.

1963, V. 42, № 4, ,p. 277—1280.

 

 

1963,

v. 42,

№ 8,

S t r a u s s

E. L. — «Amer. Ceram. Soc. Bull.»,

p. 444—447.

26.Ceramics, 1964, v. 15, № 180, p. 22—>23.

27.«J. Amer. Ceram. Soc. Bull.», 1964, v. 47, № 7, p. 529.

£■8. W а I l о n

 

1.

D., P o u l o s

N. E.

Slip-cast fused silica, Special

 

Report № 43. Engineering Experiment Station, Georgia Institute

29.

of Technology, Stat Atlanta, Georgia, № 43, 1964.

 

p. 23.

 

W i l l i a m s

 

A. E. — «Ceramics»,

1965, v.

16,

№ 192,

 

30.

G a n n о n

 

R. E.,

H a r r i s

G. M.,

V a s i 1о s

Th. — «Amer. Ce­

31.

ram. Soc. Bull.», 1965, V. 44, N° 5, ip. 460—463.

Age»,

1966,

v. 82,

M ay h a l l

 

J. O.,

Ha

I l s e

R. L. — «Ceramic

32.

№ 10, p. 46—51.

 

 

 

 

C. A,,

B o l a n d

P. — «Ceramic

Sy­

P o u l o s

N. E., M u r p h y

 

stems for Missile Structural Applications». Summary Report № 1.

33.

Stat Atlanta, Georgia Inst. Techn., 1968.

 

 

 

 

 

 

W a l t o n

J. D. ■— «Interceram.»,

1968, v. 17, № 2, p. 121—122.

34.

C e t a r u k

 

W. K.,

O’C o n n o r

Th. — «Microwaves», 1969,

№ 1,

35.

p. 49—64.

 

D. H,,

N e l s o n

J. A. — «Ceram.

Ind.»,

1967,

v. 89,

S t u r g i s

 

36.

№ 5, p. 60—62.

 

 

 

engineering

handbook, New York,

1970,

W a i i o n

J. D. Radome

 

592 p.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37.

П о п н л ь с к и й Р. Я., Н и ш а и о в а И. Е. — «Труды МХТИ

 

им. Д. И. Менделеева, вып. 50. М., 1966,

с. 194—1957 с ил.

 

38. Н и ш а и о в а

И. Е., ГТ о и и л ь с к и й

Р. Я-> Г у з ім а н

И. Я-—

 

«Высокоогнеупорные материалы», М,. «Металлургия», 1966,

с.

39.

82—91 с ил.

 

 

Я. И.

— «Зарубежная

радиоэлектроника»,

Ш н е й д е р м а н

 

1966, № 9, с. 94—120 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40. Б у д н и к о в

П. П., Д у д е р о в

Ю. Г.— «Неорганические ма­

 

териалы», Г966, т. 2, № 2, с. 187—191 с ил.

 

 

 

И. Я- —

41. Н т ш а н с в а

II. Е.,

П о п . и л ь с к я й

Р. Я-> Г у з м а н

42.

«Огпеупоіры»,

1967, N° 6, с. 39—43 с мл.

 

 

 

 

1967,

В о р о н ии

 

IT. И.,

 

Ч у р а к о в а

Р. С. — «Огнеупоры»,

 

№ 1, с. 47—50 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43.

Буд' нні ков

П. П.,

Пи в л н е к и й

ІО. Е. — «Успехи

химии»,

 

1967, т, 36, № 3, е. 511—542 с ил.

 

 

Ю. Е. — ДАН

УССР,

се­

44. Б у д н и к о в

 

П. П.,

П и в и н с к и й

46.

рия Б, 1967, № 8, с. 732—735 с ил.

Ю. Е. — «Огнеупоры»,

1968,

Р о м а ш и н

А. Г., П и в они с к и й

 

№ 9, с. 58—63 с ил.

 

 

П и в и и с к и и

Ю.

Е. — ДАН

УССР,

46. Б у д и и к о в

П. ГТ.,

 

 

серия Б, 1968, № 5, с. 449—453 с ил.

Ю. Е., Г о р о б ед

Ф. Т.—

47. Б у д н и к о в

 

П. Л., П и в папски й

 

ДАН УССР,

1968, т. 180, № 6, с. 1411—1414 с ил.

 

 

 

 

48.

Б уд . никои

 

П. П,,

 

Пи в и н е к и й

Ю. Е.— «Жури, прикл.

 

химии», 1968, т. 41, N° 5, с. 957—964 сил.

 

 

Ф. Я-,

П и ­

ч 49. Б у д н и к о в

 

П. П.,

С о л о м и н

Н. В., Б о р о д а й

 

в и н с к и й

Ю. Е. — «Неорганические

материалы»,

1968,

т. 4,

№ 8. с. 1279—1283 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50. Б у д н и к о в

 

П. П.,

П и в и н с к и й

Ю. Е. Новые керамические

материалы. М., «Знание», 1968. 48 с. с ил.

 

 

 

 

1968,

51.

Пи В и н с к и й

ІО. Е.,

Г о р о б е ц

Ф. Т. — «Огнеупоры»,

N° 8, с. 45—51 с ил.

Е.,

 

Р о м а ш и н

А.

Г.,

П р у д н и к о ­

52.

П и в и н с к и й

Ю.

 

в а Н. И. — «Стекло», 1968,

(Труды

ГИС), N° 3, с. 53—57 с ил.

53.

П и в и н с к и й

ІО.

Е.,

 

Г о р о б е ц

 

Ф. Т. — «Стекло

и-кера­

мика», 1968, N° 5, с.

19—22 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

257

54.

Со л о win II

Н.

В.,

Б о р о д а й

Ф.

Я-, К о м и с с а р о ­

 

в а М. Ю. — «Электронная

техника», сер.

14, материалы, 1968,

 

•вып. 3(11), с. 25—31 с ил.

металлургия»,

1968, № 6, с. 104—106.

55. Т р о ш ГТ. — «Порошковая

56.

Гор о бе ц

Ф. Т., Р о м а ш и н А. Г., Б о р о д а н Ф. Я- и др.—

 

В кн.: Термопрочность материалов и конструкционных элемен­

57.

тов. Вып. V. Киев, «Наукова думка», 1969, с. 319—325 с ил.

Н о с о в а

3.

А.,

Д е н и с о в а IT.

Н.,

Л ю б и н а Т. М.—•

58.

«Стекло и керамика»,

1969, № 7, с. 34'—38 с ил.

Р о м а ш и н

А. Г. — «Теплофизика

высоких температур», 1969,

59.

т. 7, № 4, с. 659—665 с ил.

 

Ю. Е. Новая керамика. М.,

Б у динасов

П. П., П и в и и с к и ü

 

Строниздат, 1969. 510 с. с ил.

 

 

60. Пи В и н с к и й

ІО. Е.,

П о п и л ь с к ий Р. Я- — «Стекло и ке­

 

рамика», 1969, № 4, с. 30—33 с ил.

 

 

61.П и в н н с к и й Ю. Е. — «Стекло и керамика», 1969, № 9, с. 25— 29 с ил.

62. Пн в и н е к и й

ІО. Е. — «Огнеупоры»,

1970, № 8, с. 54—57 с ил.

63.

Б у д н и к о в

П. П. В кн. Химия и технология

окисных

и сили­

64.

катных материалов. Киев, «Наукова думка», 1970,

144— 164 с ил.

Г а ш и ч е в

Н.

И., К ар к л и т

А. К., П е р е л ь м а н

В. Е. и

65.

др. — «Огнеупоры», 1973, № 1, о. 40—42 с ил.

 

 

 

 

мате­

С о л о м и н

Н. В., То м и л о в

Г. М. — «Неорганические

 

риалы»,

1970, т. 6, № 10, с. 1853—1856 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

66.

Ч и с т о с е р д о в

В.

Т.,

П а в л о в а

Г.

А.,

 

С а в е л ь ­

 

ев

В. Н. — «Стеклообразное состояние», т. V,

вып.

1.

Ереван,

67.

Изд-во АН Арм. ССР,

1970, с. 82—86 с ил.

 

 

 

 

Г. П.—

Б у к и н

Л. А.,

К о з л о в с к а я

О. В., Т е р т и щ е в а

 

«Опнеупоры», 1971, № 8, с. 62—65 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

68. Ф р о л о в с к и й

 

Н. М., Ч и г р и н о в

М. Г., А с к о л ь д о в В. И.

 

и др. — «Опнеупоры», 1971, № 10, с. 19—23 с ил.

 

 

 

 

 

69. П о н и л ь с к и й

 

Р. Я-, А д у ш к и н

Л. Е., Пи е й н е к и й

Ю. Е.

 

и др. — «Огнеупоры», 1971, № 4, с. 45—51 с ил.

 

 

 

 

 

 

70. Р о м а ш и н

А. Г., П р у д и аі к о в а

Н. И. — «Опнеупоры», 1971,

71.

№ 4, с. 43—45 с ил.

 

«Стекло и

керамика»»,

1971,

№

1,

П и в н н с к и й

ІО. Е. —

72.

с.

28—32 с ил.

Ю. Е. —

«Стекло

и керамика»,

1971,

 

№

6,

П и в н н с к и й

 

 

с.

34—37 с ил.

Ю. Е. — «Опнеупоры», 1971, № 7, е. 49—57 с ил.

73. П и в « и с к и й

74. П и в и н с к и й

ІО. Е. — «Жури, прикл. химии»,

1972, т. 45, № 9,

 

с. 1917—1922 с ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75. П и в н н с к и й

ІО. Е. — «Огнеупоры», 1972, № 4, с. 52—57 с ил.

76. Г о р о б е ц

Ф. Т., Б р а и л о в с к а я

Р. В. — «Огнеупоры», 1972,

77.

№ 5, с. 36—39 с ил.

 

«Коллоид,

ж.»,

1973,

 

т. 35,

№

2,

Пи в и - н е к и й

 

ІО. Е. —

 

78.

с. 289—295 с ил.

П.

Ф.,

К р у г л и ц к и й

Н. М.,

М и х а й ­

О в ч и н н и к о в

 

л о в Н. В. Реология

тиксотропных

систем.

Киев,

«Наукова

79.

думка»,

1972, 120 с. с ил.

 

 

В.

Ф., Т е р е щ е н к о

3.

Е.

Пи в и не ки й

 

Ю. Е., Ц а р е в

идр. — «Огнеупоры», 1973, № 8, с. 48—52 с ил.

80.G l a s s , 1972, ѵ. 49, № 2, р. 63, 65, 67.

258

Смотрите также файлы