ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ СПЕКАЕМОГО КОМПАКТА

Приспособление для размещения спекаемого компакта
Полезная модель относится к электронно-лучевой технологии и может быть использована при электронно-лучевой обработке непроводящих материалов.
Известны устройства, предназначенные для размещения в них керамических неспеченных образцов (компактов), описанные в способах изготовления керамики (патенты Российской Федерации №2162457, №2506247). Эти устройства включают в себя либо закрытый графитовый тигель (держатель) (патент РФ №2162457), либо держатель в виде открытой подложки из тугоплавкого материала (патент РФ №2506247). Спекание керамики, помещенной в держатель, осуществляется в вакууме путем нагрева держателя с образцом электронным пучком. Недостаток данных устройств заключается в низкой эффективности использования мощности электронного пучка и повышенных энергозатратах, поскольку часть полученной от электронного пучка энергии либо отражается, либо уходит с поверхности нагретого до температуры спекания держателя за счет теплового излучения. Частичное устранение данного недостатка, описанное в патенте GB 827466, заключается в применении теплоотражающего экрана, размещаемого над графитовым тиглем с расплавом германия. Теплоотражающий экран позволяет вернуть часть теплового излучения только от расплава, не устраняя потери тепловой энергии за счет нагретого тигля, что также увеличивает энергозатраты.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является приспособление, описанное в способе спекания изделий диэлектрической керамики (патент РФ №2516532). Указанное приспособление включает в себя открытый графитовый держатель, в котором спекаемый образец в виде таблетки располагается так, что электронные пучки облучают две противоположные плоские поверхности компакта. Для спекания наиболее
востребованных промышленностью типов керамики требуются температуры порядка 1700-2000°C. При нагреве до таких температур существенной становится потеря энергии в виде теплового излучения с поверхности спекаемого компакта и прилегающих к нему частей держателя. Потеря энергии на излучение требует восполнения за счет увеличения энергии электронов, что влечет повышение энергозатрат в процессе изотермической выдержки при температуре спекания.
Целью настоящей полезной модели является уменьшение энергозатрат при проведении процесса электронно-лучевого спекания непроводящих керамических материалов.
Поставленная цель достигается тем, что в известном приспособлении для электроннолучевого спекания компакта непроводящей керамики, включающем держатель с размещенным на нем компактом, держатель окружен теплоотражающим экраном, выполненным из немагнитной нержавеющей стали в форме сферы с отверстиями для прохождения электронных пучков от места их формирования до спекаемого компакта, а центральная область сферы совпадает с местоположением держателя.
Размещение держателя с компактом внутри сферического теплоотражающего экрана позволяет за счет отражения вернуть обратно на компакт часть излученной с его поверхности тепловой энергии, что повышает эффективность использования энергии электронного пучка и снижает энергозатраты на проведение процесса электронно-лучевого спекания непроводящих керамических материалов. Сферическая форма теплоотражающего экрана способствует отражению теплового излучения на находящийся в центральной области сферы компакт. Использование нержавеющей немагнитной стали в качестве материала для теплоотражающего экрана основано на ее достаточно высоком значении коэффициента отражения теплового излучения (до 90%), легкости обработки и полировки, и немагнитным свойствам, предотвращающим искажение траекторий электронных пучков.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (см. Фиг. 1). Выполненный из графита держатель 1, окружен сферическим тепловым экраном 2, с отверстиями для прохождения электронных пучков 3 от источников, расположенных симметрично по разные стороны от держателя. Спекаемый образец (компакт) 4 помещен в держатель таким образом, чтобы образец находился в центральной области теплоотражающего экрана.
Пример. Для испытаний приспособления был взят компакт, изготовленный путем прессования порошка из диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия. Размеры компакта: диаметр 15 мм, толщина 3 мм. Компакт помещался в приспособление для размещения спекаемого компакта. Приспособление устанавливалось в вакуумной камере оснащенной двумя плазменными электронными источниками, и облучалось с двух сторон, при этом электронные пучки от источников были направлены по нормали к плоским поверхностям компакта. 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 приспособления представлены в таблице.
Таким образом, предлагаемое приспособление для размещения спекаемого компакта позволяет уменьшить энергозатраты при проведении процесса электронно-лучевого спекания непроводящих керамических материалов.