УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ НЕПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО СПЕКАНИЯ

Полезная модель относится к технологии получения керамических изделий с высокими механическими характеристиками и может быть использована при электронно-лучевой обработке непроводящих материалов.
Известно устройство, предназначенное для размещения в нем керамических прессованных неспеченных образцов [1]. Это устройство включает в себя закрытый графитовый тигель (держатель). Спекание керамики, помещенной в держатель, осуществляется в вакууме путем нагрева держателя с образцом электронным пучком. Недостаток указанного устройства состоит в одностороннем нагреве тигля, что может привести к получению спеченного образца, неоднородного по твердости, неравномерной усадке и, как следствие, к деформации образца. Для более равномерного нагрева спекаемого образца, используется устройство, описанное в способе получения циркониевой керамики [2]. Устройство представляет собой открытый держатель из тугоплавкого материала с расположенным на нем прессованным образцом. Равномерный нагрев достигается регулировкой дозы электронного излучения, попадающего на образец, посредством изменения положения (вертикальное или горизонтальное) плоской заслонки из тугоплавкого материала, размещенной между источником электронного излучения и образцом. Недостаток такого устройства состоит в невозможности прогрева центральной части образца, закрытой во время облучения заслонкой, имеющей все же конечную толщину. Вследствие этого возможен неравномерный прогрев именно центральной части и получения керамики неоднородной по твердости.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является устройство, описанное в способе спекания изделий диэлектрической керамики [3]. Устройство включает в себя открытый графитовый держатель, в котором спекаемый образец в виде таблетки располагается так, что электронные пучки облучают две противоположные плоские поверхности образца. Равномерность прогрева, а, следовательно, и однородность свойств спеченного образца зависит от равномерности распределения плотности тока по сечению электронных пучков имеющих, как правило, гауссов профиль распределения. Очевидна трудность поддержания идентичных параметров электронных пучков облучающих противоположные поверхности спекаемого образца.
Целью настоящей полезной модели является повышение однородности свойств, в частности, твердости спеченного керамического образца.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве крепления прессованных образцов непроводящей керамики для электронно-лучевого спекания, включающем в себя держатель образцов из тугоплавкого материала, держатель установлен на вращающемся столике, а столик присоединен к электроприводу, придающему возвратно-поступательное движение столику вдоль его оси вращения.
Размещение держателя с образцом на вращающемся столике, присоединенном к электроприводу за счет вращения столика и сканирования поверхности электронным пучком при возвратно поступательном движении позволяет более равномерно прогревать спекаемый образец со всех сторон, включая торцевые, что в конечном итоге обеспечивает однородность свойств спеченного керамического образца, в том числе его твердости.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (см. Фиг.). Устройство крепления устанавливается на пути распространения электронных пучков от источников, расположенных симметрично по разные стороны от устройства. Выполненный из графита держатель 1, установлен и закреплен на вращающемся столике 2. Столик присоединен к электроприводу возвратно-поступательного движения 3. Спекаемый образец 4 размещен в держателе таким образом, чтобы электронные пучки 5 в начальный момент времени облучали противоположные поверхности образца. Регулировкой скорости вращения и амплитудой возвратно-поступательного движения столика добиваются равномерного прогрева спекаемого образца.
Пример. Для испытаний устройства крепления был взят образец, изготовленный путем прессования порошка из оксида алюминия. Размеры образца: диаметр 14 мм, толщина 3 мм. Образец размещался в графитовом держателе, который устанавливался на вращающемся столике присоединенном к электроприводу. Устройство крепления размещалось в вакуумной камере, оснащенной двумя плазменными источниками электронных пучков. Облучение керамического образца проводилось с двух противоположных сторон, при этом электронные пучки от источников направлялись на спекаемый образец по нормали к оси вращения столика. Скорость вращения столика составляла 90 об/мин, а амплитуда и частота возвратно-поступательного движения - 7 мм и 0,5 Гц, соответственно. Параметры электронных пучков при облучении: энергия 5-12 кэВ, ток 50-150 мА. Температура спекаемого образца определялась бесконтактным способом с помощью лазерного пирометра Raytek RAYMM 1МН. Результаты использования предлагаемого устройства крепления представлены в таблице.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить однородность твердости спекаемых керамических образцов.
Использованные источники
1. Зарапин В.Г., Васильева Л.В., Лугин В.Г., Башкиров Л.А., Жарский И.В. Способ изготовления полупроводниковой керамики на основе титаната бария. Патент РФ. №2162457 от 27.01.2001. Заявка №99110819/03 от 13.05.1999.
2. Гынгазов С.А. Способ получения циркониевой керамики. Патент РФ. №2506247 от 10.02.2014. Заявка №2012142625/03 от 05.10.2012.
3. Бурдовицин В.А., Двилис Э.С., Зенин А.А., Климов А.С., Окс Е.М. Способ спекания изделий диэлектрической керамики. Патент РФ №2516532 от 20.05.2014. Заявка №2012147494/07 от 07.11.2012.