Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
образцов: / - раствор (об.%)' 72 этанол - 28 вода, осевое прессование при
3,7 т/см2, 2 - раствор (об.%): 72 этанол - 28 вода; осевое прессование
при 3,7 т/слг, перетирание и повторное прессование; 3 - раствор (об.%):
62 этанол - 18 вода - 20 глицерин; осевое прессование при 3,7 т/см2,
перетирание и изостатическсе прессование при 3,7 т/см2; 4 - раствор
(об.%); 72 этанол - 28 вода; осевое прессование при 3,7 т/см2;
перетирание, осевое прессование при 0,6 т/см2 и изосшическое прессование
при 3,7 т/см2, 5, б- т аморфных фаз смешанных гидроокисей алюминия и
натрия (по данным [34])+ 5 - обжиг на воздухе, б - обжиг в среде
инертного газа
Высокая проводимость и хорошие механические характеристики достигаются в
керамических образцах с очень малыми размерами зерен. Для получения такой
керамики применяют горячее прессование - в этом случае имеют образцы с
теоретическими значениями плотности и преимущественной ориентацией
кристаллитов р-ОДОз перпендикулярно направлению приложенного давления.
J3"-глинозем, стабилизированный литием, был создан вакуумным прессованием
при 1400°С в графитовой
457
форме при давлении 31 МН/мг [65]- Как было показано [66], уплотнение
керамики протекает намного быстрее, чем фазовое превращение из J3- в Р"-
фазу.
Керамика со 100%-иой плотностью получена прессованием под давлением 35
МН/м2 при 1500- 1600°С [67]; добавки MgO, NaF и LiF улучшают плотность
образцов и снижают температуру спекания с 1600 до 1350°С. Предельное
давление прилагается после достижения максимальной температуры в
140(Ы500°С.
Другой способ увеличения плотности керамики - горячее изостатическое
прессование спеченных образцов, содержащих только закрытые поры. При
приложении давления 69-172 МН/м2 и Т = 1330-1450°С удалось устранить
большую часть закрытой пористости керамики р-глинозема [68]. Одним из
недостатков горячего прессования является возникновение текстуры в
образцах [66, 67, 69], что приводит к анизотропии проводимости.
4J.3. Получение монокристаллов* Основные трудности, связанные с
получением монокристаллов р-глинозема, обусловлены двумя факторами: во-
первых, материал разлагается перитекгически и, во-вторых, при
температурах выше 1400°С (рост происходит при температурах порядка
1930°С) в точке плавления наблюдается высокое давление паров Na над
расплавом [70]. Есть два очевидных способа преодоления этих трудностей:
создание избыточного давления в системе, подавляющего испарение натрия, и
использование избытка натрия в шихте (например, берется отношение
Na30:Al203 - 1:4 вместо 1:11). Избыточное давление инертного газа
понижает испарение Na в 2-3 раза, тогда как применение смеси инертного
газа с кислородом за счет химического взаимодействия дает более ощутимый
эффект.
Основные методы получения монокристаллов р-глинозема: выращивание
монокри-сталлических буль методом Чохральского, выращивание ограненных
кристаллов кристаллизацией из раствора в расплаве, выращивание кристаллов
из расплава в запаянном тигле, выращивание профилированных кристаллов
(трубы, ленты) методом капиллярного формообразования.
Монокристаллы р-А1203 были выращены [71] по методу Чохральского в
иридиевом тигле (^=130 см3) в атмосфере N2+O2* Состав шихты NaiO/A^O*
варьировался от 1:4 до 1:9 (шихту предварительно спекали при 1200°С), а
парциальное давление кислорода - от 5*104 до 1,5%, что позволяло
выращивать кристаллы разного состава. Например, кристалл состава Na30-
8Ab03 был синтезирован из шихты Na2O7Al203 при содержании кислорода в 1%.
Скорость вытягивания - 3 мм/ч для кристаллов диаметром 2-3 см и длиной до
15 см. Рос-рок отмечал [71], что ось роста були обычно составляла 90° с
кристаллографической осью с. Плоскость спайности в выращенных кристаллах
совпадала с базальной плоскостью, что и ожидалось из рассмотрения
слоистой кристаллической структуры (см. рис. IV.4.1.2), В свою очередь,
заметная спайность часто приводила к ухудшению качества кристалла из-за
сильного растрескивания вдоль оси роста. Другие дефекты монокристаллов -
двойники и пузыри, обусловленные захватом второй фазы. Как было показано
[71], изменение скорости вращения кристаллов (понижение до 20 об ./мин)
способствует уменьшению числа таких дефектов.
Бохман и Лефевр [72] сделали заключение, что для получения монокристаллов
р-А1203 методом Чохральского необходимо брать шихту, обогащенную Na20, и
рост осуществляется даже при относительно невысоком избыточном
парциальном давлении аргона в 20 агм. Область исходных составов,
позволяющих выращивать монокристаллы Р-А]г03, отвечает интервалу
содержания А1г03 5-90 мол.%. По мере расходования материала состав
расплава смещается в сторону эвтектики, что компенсирует потери Ъ1а20 за
счет испарения, изменяя состав расплава в противоположном направлении. По
данным [72] направление роста или параллельно оси с, или отклонено от нее
на 27° (направление, перпендикулярное плоскости (109)).
Гексагональные пластины Na-p-Ai203 размерами до нескольких миллиметров и
