161 "Хімічні технології та інженерія"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/48416
Переглянути
1 результатів
Результати пошуку
Документ Радіопрозорі керамічні матеріали на основі системи BaO – SrO – Al₂O₃ – SiO₂(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Чефранов, Євген ВікторовичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 "Хімічні технології та інженерія". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020. Об’єкт дослідження – процеси формування фаз, здатних забезпечити задані електродинамічні характеристики керамічних матеріалів, що характеризуються максимальним пропусканням електромагнітних хвиль радіочастотного діапазону. Предмет дослідження – фізико-хімічні закономірності формування фазового складу і структури керамічних радіопрозорих матеріалів на основі системи BaO – SrO – Al₂O₃ – SiO₂. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі – розробка складів та технологічних параметрів отримання радіопрозорої кераміки на основі системи BaO – SrO – Al₂O₃ – SiO₂ із заданими електрофізичними характеристиками та фізико-механічними властивостями. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, зазначено зв’язок роботи з науковими темами, сформульовано мету і задачі дослідження, визначено об’єкт, предмет та методи дослідження, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про практичне використання, особистий внесок здобувача, апробацію результатів дослідження та їх висвітлення у публікаціях. Приводяться відомості щодо структури та обсягу дисертаційної роботи. В першому розділі виявлені основні характеристики існуючих радіопрозорих матеріалів та проаналізовані їх спеціальні властивості у взаємозв’язку зі структурою та фазовим складом. Відображено переваги та недоліки сучасного стану виробництва керамічних радіопрозорих матеріалів. Проведено порівняльний аналіз властивостей сполук радіопрозорих керамічних матеріалів з точки зору їх використання для виготовлення обтічників літальних апаратів. Детально розглянуті найбільш перспективні сполуки, що забезпечують низькі показники діелектричної проникності і тангенсу кута діелектричних втрат, а також порівняно високу термічну стійкість. З розглянутих сполук були обрані цельзіан та славсоніт. Наведені діаграми стану систем в яких присутні фази цельзіану та славсоніту. Виділені проблеми, які в даний момент ще не вирішені, а саме питання щодо умов низькотемпературного синтезу цельзіан-славсонітової кераміки та технологічних особливостей виготовлення виробів складної конфігурації. Визначено напрями та сформульовано завдання досліджень, спрямованих на створення технології радіопрозорої кераміки отриманої при пониженій температури випалу, придатної для виготовлення захисних елементів радіотехнічних систем літальних апаратів та авіаційних керованих ракет, що входять до складу озброєння літаків та зенітно-ракетних комплексів. В другому розділі наведені відомості щодо сировинних матеріалів, методів виготовлення зразків, а також надана характеристика методів та обладнання для теоретичних і експериментальних досліджень, здійснених в роботі. Теоретичні дослідження проводили з використанням сучасних методів аналізу згідно положень фізичної хімії і термодинаміки силікатів. Для автоматизації термодинамічних розрахунків мною розроблена програма Thermodynamics. Розробку складів радіопрозорої кераміки здійснювали із залученням повнофакторного експерименту. Текучість і загусність шлікерів визначали з використанням віскозиметра Енглера. Діелектричні властивості отриманих матеріалів визначали згідно ГОСТ 24409-80 із залученням приладів: тераомметру E6-13A та RLC-вимірювача імітансу Е7-8. Вимірювання електрофізичних характеристик проводили хвилевидним методом в надвисокочастотному діапазоні радіохвиль (26–37,5 ГГц) на стандартній установці, модернізованій генераторним блоком Р2-65 та індикатором Я2Р-67. Процеси формування радіопрозорої кераміки досліджували із залученням рентгено-фазового аналізу (ДРОН-3, SHIMADZU XRD-6000) та растрової електронної мікроскопії (РЕМ) на скануючому електронному мікроскопі (JSM6390LV). Визначення вогнетривкості здійснювали інструментальним методом у відповідності до ГОСТ 4069-69. В третьому розділі теоретично обґрунтовано за допомогою термодинамічних методів розрахунку вірогідності утворення цельзіану з урахуванням поліморфних перетворень. Встановлені рівняння залежності енергії Гіббса від температури, за якими розраховані значення ∆𝐺𝑇 0 в інтервалі температур від 573 до 1773 К. Проведена тріангуляція системи BaO – SrO – Al₂O₃, що входить до BaO – SrO – Al₂O₃ – SiO₂, та побудований її топографічний граф. Розраховані відсутні геометро-топологічні характеристики елементарних трикутників, склади та температури евтектик. Уточнена субсолідусна будова системи BaO – SrO – Al₂O₃ – SiO₂, з урахуванням отриманих даних надана повна геометро-топологічна характеристика фаз системи та обґрунтовані області для синтезу радіопрозорої кераміки. В четвертому розділі в багатокомпонентної системі BaO – SrO – Al₂O₃ – SiO₂ визначені склади кераміки, які з урахуванням стехіометричних складів заданих фаз (цельзіан та славсоніт) відповідають співвідношенню 1:3; 1:1 та 3:1. Методом рентгенофазового аналізу встановлено, що фазовий склад дослідних зразків відповідає складу твердого розчину (BaₓSrᵧAl₂Si₂O₈). Досліджено вплив добавок SnO₂, Li₂O і двокомпонентної SL (SnO₂:Li₂O) добавки на інтенсифікацію процесів структуро- та фазоутворення цельзіанславсонітової кераміки при зниженій температурі синтезу. Доведено ефективність дії евтектичної добавки Li₂O : SnO₂ на утворення та синтез цельзіан-славсонітового складу в дослідженому температурному інтервалі. В п’ятому розділі досліджено параметри цельзіан-славсонітового шлікера в залежності від вологості шлікера без добавки та з додаванням розріджуючої добавки Dolapix PС 67 у різних концентраціях. Досліджено структурно-фазові особливості отриманої кераміки методами РФА і скануючої електронної мікроскопії. Інструментальним методом визначено вогнетривкість цельзіан-славсонітової кераміки. Наведено графічні інтерпретації, що відображають реальну картину зміни дисперсності продукту подрібнення в часі та досліджено вплив фракційного складу мас на процес структуроутворення. Оптимізовано технологічні параметри (температура випалу, час помелу синтезованого матеріалу, кількість розріджуючої добавки) отриманої радіопрозорої кераміки. Встановлено, що в дослідженій області найкращих фізико-механічних властивостей матеріал набуває при найвищих їх значеннях. Розроблена технологія виготовлення керамічних радіопрозорих носових обтічників для захисних елементів літальних конструкцій, виготовлених з матеріалів із заданими радіофізичними та експлуатаційними властивостями на основі барій-стронцієвого анортиту. В шостому розділі вивчені основні електрофізичні характеристики розробленого обтічника: діелектрична проникність, тангенс кута діелектричних втрат, коефіцієнти передачі та відбиття в частотному діапазоні 25,8 – 37,5 ГГц. Значення електрофізичних характеристик розробленої кераміки практично не змінюється в усьому діапазоні вимірюваних частот. Експериментально доведено, що коефіцієнт передачі та відбиття дослідженого обтічника в мікрохвильовому діапазоні задовольняє вимогам, які висуваються до радіопрозорих матеріалів. Наведено результати впровадження дисертаційного дослідження у ДП "КБ "Південне" ім. М. К. Янгеля" (м. Дніпро), у Костянтинівському державному науково-виробничому підприємстві "Кварсит" ДК "Укроборонпром" (м. Костянтинівка), у навчальному процесі кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".