Технологический процесс получения конденсаторных ситаллов с высокой диэлектрической проницаемостью

Свойства, структура, классы стекла. Методы получения и область применения ситаллов. Выбор состава и подготовка шихты стекла для конденсаторного ситалла. Варка и кристаллизация стекла, прессование стекломассы. Расчет диэлектрических потерь и проницаемости.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Курсовой проект содержит 50 с., 2 рис., 7 источников.

Стекла, технологический процесс, ситалл, стеклообразное состояние, стекольная технология, диэлектрик, конденсатор, диэлектрическая проницаемость.

Цель работы: изучение технологического процесса получения конденсаторных ситаллов с высокой диэлектрической проницаемостью.

В процессе работы было изучены параметры, определяющие структуру стекла. Подробно изучены стеклокристаллические материалы (ситаллы) их классификация и методы получения. Изучен технологический процесс получения ситаллов. Построена технологическая схема получения конденсаторных ситаллов с высокой диэлектрической проницаемостью, у которой компонентами является глинозем, карбонад бария, кварцевый песок, и так же вводится катализатор рутил. Произведен контроль параметров синтезированного материала. Изучена техника безопасности при варке стекла.

Содержание

Введение

1. Исследование в области стеклокристаллических материалов (ситаллов)

1.1 Стеклообразное состояние. Стекло. Свойства стекла и его структура

1.2 Классификация стекол по составу

1.3 Стеклокристаллические материалы (ситаллы)

1.3.1 Классификация ситаллов

1.3.2 Методы получения ситаллов

1.3.3 Область применения ситаллов

1.4 Анализ обзора литературы

2. Технологический процесс получения конденсаторных ситаллов с высокой диэлектрической проницаемостью

2.1 Обоснование выбора состава

2.2 Расчет шихты стекла для ситалла

2.3 Подготовка шихты

2.3.1 Выбор тиглей

2.4 Варка стекла

2.4.1 Силикатообразование стекла

2.4.2 Стеклообразование

2.4.3 Осветление

2.4.4 Гомогенизация

2.4.5 Студка

2.4.6 Выработка стекла на воду

2.5 Прессование стекломассы

2.6 Кристаллизация стекла

2.6.1 Образование центров кристаллизации (зародышей)

2.6.2 Рост кристаллов

3. Контроль параметров

3.1 Контроль стекольной шихты

3.2 Диэлектрическая проницаемость стекла

3.3 Диэлектрические потери в стекле

3.4 Определение диэлектрических потерь и проницаемости

4. Техника безопасности при производстве стекла

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Введение

Ситаллы, или стеклокристаллические материалы, представляют собой новые неорганические материалы широкого технического назначения. Их получают путем тонкой кристаллизации стекол или расплавов различных составов, протекающей во всем объеме заранее отформованного изделия. Кристаллизация приводит к получению весьма мелкозернистой и равномерной структуры, обеспечивающей высокие механические и термомеханические свойства изделия.

По своей структуре ситаллы подобны керамике: они также состоят из кристаллической и стекловидной фаз, отличаются лишь большей дисперсностью структуры.

Достоинством ситаллов как конструкционных материалов является сочетание высокой механической прочности с низким удельным весом. К недостаткам ситаллов необходимо отнести наблюдаемый при испытании разброс значений прочности, снижающий надежность работы этих материалов в конструкциях и не позволяющий полностью использовать заложенную в них прочность

В настоящее время известно несколько областей практического применения ситаллов: радиотехника, электронная промышленность, химические и пищевые производства, где их употребляют в качестве электрических изоляторов, износоустойчивых и кислотоупорных плиток, жаростойких труб и т.п. В результате опытных работ появляются все новые и новые разновидности ситаллов и изделий из них.

1. Исследование в области стеклокристаллических материалов (ситаллов)

1.1 Стеклообразное состояние. Стекло. Свойства стекла и его структура

Вещества в твердом состоянии при обычных температуре и давлении могут иметь кристаллическое или аморфное строение. Кристаллическое состояние является стабильным при обычных условиях и характеризуется наиболее низкой внутренней энергией. Твердые кристаллические вещества имеют четкие геометрические формы, определенные температуры плавления.

Стеклообразное состояние вещества представляет собой аморфную разновидность твердого состояния. Стеклообразное состояние является метастабильным, т. е. характеризуется избытком внутренней энергии.

В стеклообразном состоянии могут находиться вещества, принадлежащие к разным классам химических соединений.

Стекла - неорганические квазиаморфные вещества, представляющие собой сложные системы различных оксидов. Получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть «обратимым».

Свойства стекол меняются в широких пределах в зависимости от их состава и режима тепловой обработки. Плотность колеблется от 2 до 8,1мг/м³, прочность стекол на сжатие много больше, чем прочность на разрыв. Стекла обладают способностью восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия нагрузки. Не имеют ярко выраженной температуры плавления. Стеклообразные системы, как и другие тела, обладают способностью поглощать механические, в частности, звуковые и ультразвуковые колебания. Имеют высокую химическую устойчивость по отношению к различным агрессивным средам.

1.2 Классификация стекол по составу

По типу неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, оксидные, галогенидные, халькогенидные, сульфатные, нитратные, карбонатные, фосфатные и др.

Элементарные стекла - это стекла, состоящие из атомов одного элемента. В стеклоподобном состоянии можно получить серу, селен, мышьяк, фосфор. Стеклообразные серу и селен удается получить при быстром переохлаждении расплава; мышьяк - методом сублимации в вакууме; фосфор - при нагревании под давлением более 100 МПа.

Оксидные стекла представляют собой обширный класс соединений. При определении класса учитывается природа стеклообразующего оксида, входящего в состав стекла в качестве главного компонента. Классическими стеклообразователями являются оксид бора, оксид кремния, оксид германия, оксид фосфора. Таким образом, различают классы силикатных, боратных, фосфатных, германатных, теллуритных, алюминатных и других стекол. Каждый из классов, в свою очередь, разделяется на группы в зависимости от природы сопутствующих оксидов, входящих в состав стекла.

Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента ВеF₂. Многокомпонентные составы фторобериллатных стекол содержат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция и бария. Фторобериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой стойкости к действию жестких излучений, включая рентгеновские и г-лучи, агрессивных сред - фтор, фтористый водород.

Халькогенидные стекла получают в бескислородных системах. Они прозрачны в инфракрасной области спектра, обладают полупроводниковой проводимостью электронного типа, обладают внутренним фотоэффектом.

1.3 Стеклокристаллические материалы (ситаллы)

Ситаллом называют искусственный поликристаллический материал, полученный кристаллизацией стекла соответствующего химического состава и обладающий более высокими по сравнению с этим стеклом физико-химическими свойствами. Ситаллы состоят из множества более или менее мелких кристаллов, связанных между собой межкристаллической прослойкой.

Для превращения стекла в ситалл необходимы два условия: во-первых, стекло должно иметь нужный химический состав и, во-вторых, процесс кристаллизации такого стекла должен осуществляться по особому методу. Первое условие обеспечивает образование таких кристаллических фаз, которые определяют свойства ситалла. Второе условие относится, в основном, к режиму термической обработки исходного стекла при его превращении в ситалл. Термическая обработка позволяет образовать в стекле зародыши кристаллизации и обеспечить их превращение в микрокристаллы с переходом стекла в более или менее закристаллизованное состояние [1].

Ситаллы состоят из кристаллической и остаточной стекловидной фаз. Размер кристаллов, как правило, менее 1 мкм, а их концентрация может меняться в значительных пределах (20 - 90% по объему).

Существует ряд поликристаллических материалов, получаемых методами керамической технологии, например: муллит, динас, магнезит и др. Эти материалы обычно получают из готовых кристаллических порошков, которые в процессе термической обработки спекаются и рекристаллизуются.

Ситаллы, как правило, получают из ра...