Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Для сравнения диэлектрических характеристик кварцевой керамики в целом по сравнению с другими ди-
232
электрическими материалами интересно привести данные работы [175]. В ней были исследованы предельные возможности материалов по сочетанию диэлектрических свойств применительно к антенным обтекателям с полуволновой толщиной стенки. Для кварцевой керамики полуволновая стенка составляла 8,4 мм, окиси алюми-
1
3
10~л «о 8
& 6 5
4
3
Ж'
\7
200 400 600 800 1000 1200 1100 ±.°С
Рис. 129. Температурная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь на частоте 9,4-,1010 Гц различных марок оптического кварцевого стекла: / - КВ; 2 - КИ; 3 — КУ; 4 - КОП-Л
ния 5 мм и для пирокерама 9606 6,3 мм. Оценка пределов произведена с учетом изменения в процессе аэродинамического нагрева е и tg8; а градиент угловых ошибок не должен был превышать 0,01 градуса на градус.
На рис. 130 по оси ординат даны предельно возможные для данного материала скорости из условий выполнения радиотехнических требований, а по оси ординат время, за которое эта скорость может быть достигнута при постоянном ускорении. Видно, что по совокупности электрических свойств кварцевая керамика с пористостью 11% значительно превосходит такие радиопрозрачные материалы, как окись алюминия и ситалл.
9 Зак. 522
233
Влияние длительного воздействия высокой температуры на диэлектрические свойства чистой и легированной кварцевой керамики исследовано с участием автора1 на образцах с пористостью от 8 до 13%.
Рис. 130. Предельные возможности керамических материалов, рассчитанные по диэлектрическим свойствам: / — кварцевая керамика; 2 — пироке-рам марки 9606 ; 3 — окись алюминия
Измерения проводились при комнатной температуре после разного времени выдержки образцов в муфельной печи при 1000°С. Результаты исследований приведены в табл. 18.
Таблица 18. Влияние времени иагрева иа диэлектрические свойства кварцевой керамики
Время иагрева, ч Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4
е tg6x хю« ? tg6x Х10* s tg6x хю< Б tg6x Х10*
0 3,41 2,1 3,31 3,9 3,43 2,6 3,27 2,9
5 3,41 1,8 3,31 2,0 3,42 1,6 3,27 1,7
10 3,41 1,8 3,32 2,1 3,42 1,9 3,27 1,9
20 3,41 1,3 3,31 1,4 3,42 1,5 3,27 1 1,6
30 3,41 1,4 3,32 1,4 3,42 1,4 3,27 1,3
Образцы 1 и 2 были изготовлены из чистой кварцевой керамики и имели пористость 9,5 и 12,7%,; образцы 3 я 4— из керамики, содержащей 1,5% Сг203, и имели пористость 8,0 и 12,3% соответственно.
Из данных табл. 18 следует, что диэлектрическая проницаемость как чистой, так и легированной керамики не изменилась за 30 ч нагрева при 1000°С.
Своеобразно поведение 1дб. У всех образцов потери уменьшаются с увеличением времени нагрева и через 30 ч равны (1,3—1,4) • Ю-4. Это объясняется выгоранием и разложением посторонних примесей, попавших в материал в процессе изготовления образцов.
Совместно с А. В. Литовченко.
234
Образцы 2 и 4 до и после 30 ч нагрева прошли рент-генофазовый анализ. На поверхности образца 2 было обнаружено появление гх-кристобалита (до 6%). Такое содержание кристобалита не оказало заметного влияния на диэлектрические свойства. В образце 4 кристоба-лит не обнаружен.
Таким образом, длительное воздействие температур до 1000°С не оказывает ощутимого влияния на диэлектрические свойства кварцевой керамики. Данных по влиянию более высоких температур пока не имеется.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
В общепринятом понимании кварцевая керамика не является прозрачным материалом, как например кварцевое стекло, из которого она состоит. Это обусловлено многократным преломлением попадающего внутрь материала луча на границах зерен и в порах, в результате чего кварцевая керамика непрозрачна для визуального наблюдения, но имеет значительное рассеянное пропускание.
В пределах отдельных зерен показатель преломления керамики соответствует значениям для кварцевого стекла, если отсутствует кристаллическая фаза. Показатель преломления кварцевого стекла постепенно уменьшается с 1,46239 до 1, 40601 по мере увеличения длины волны от 0,5 до 3,5 мкм [202].
Зависимость интегрального рассеянного светопропус-кания в видимой части спектра от температуры спекания кварцевой керамики со средним и тонким зерновым составом для пластин толщиной 2 мм, по [51], показана на рис. 131. Измерения проводились на спектрофотометре СФ-10. Существенное светопропускание наблюдается
Таблица 19. Зависимость интегрального светопропускаиия кварцевой керамики от толщины образца__
Толщина образца, мм Светопропускание, %
тоикоциспер-сиый состав среднедиспер-сиый состав
9 17 6
6 29 11
4 35 15
3 40 19
2 48 23
9" Зак. 522
235
только при температурах спекания, превышающих 1320°С (при пористости 0—0,8%).
Светопропускание в значительной степени определяется толщиной образца, что показано в табл. 19 [48], где приведены результаты для образцов различной толщины, обожженных в течение часа при 1350°С (матери-
1,31).
Для прямого ИК-излучения кварцевая керамика также непрозрачна, что подтвердили измерения на спектрофотометре ИС-14, однако это не исключает, как и в случае излучения в видимой части спектра, значительного рассеянного пропускания ИК-излучения.
