RU165959U1

RU165959U1 - DEVICE FOR FASTENING PRESSED SAMPLES OF NON-CONDUCTIVE CERAMICS FOR ELECTRON BEAM SINTERING

Info

Publication number: RU165959U1
Application number: RU2016114845/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Климов; Андрей Викторович Казаков; Алексей Александрович Зенин; Ефим Михайлович Окс
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Устройство крепления прессованных образцов непроводящей керамики для электронно-лучевого спекания, включающее держатель образцов из тугоплавкого материала, отличающееся тем, что держатель установлен на вращающемся столике, а столик присоединен к электроприводу, придающему возвратно-поступательное движение столику вдоль его оси вращения.A device for attaching pressed samples of non-conducting ceramic for electron beam sintering, including a sample holder of refractory material, characterized in that the holder is mounted on a rotating table, and the table is attached to an electric drive that gives the reciprocating movement of the table along its axis of rotation.

Description

Полезная модель относится к технологии получения керамических изделий с высокими механическими характеристиками и может быть использована при электронно-лучевой обработке непроводящих материалов.The utility model relates to the technology for producing ceramic products with high mechanical characteristics and can be used in electron beam processing of non-conductive materials.

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.A device is known intended for placement in it of ceramic extruded non-sintered samples [1]. This device includes a closed graphite crucible (holder). Sintering of ceramics placed in the holder is carried out in vacuum by heating the holder with a sample by an electron beam. The disadvantage of this device is the one-sided heating of the crucible, which can lead to a sintered sample, inhomogeneous in hardness, uneven shrinkage and, as a consequence, to deformation of the sample. For more uniform heating of the sintered sample, the device described in the method for producing zirconium ceramics is used [2]. The device is an open holder made of refractory material with a pressed sample located on it. Uniform heating is achieved by adjusting the dose of electron radiation falling on the sample by changing the position (vertical or horizontal) of a flat flap of refractory material placed between the electron radiation source and the sample. The disadvantage of this device is the impossibility of heating the central part of the sample, which was closed during irradiation by a damper, which still has a finite thickness. As a result of this, it is possible to unevenly heat precisely the central part and to obtain ceramics of inhomogeneous hardness.

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.The closest in technical essence to the alleged invention is the device described in the method of sintering products of dielectric ceramics [3]. The device includes an open graphite holder in which a sintered sample in the form of a tablet is arranged so that electron beams irradiate two opposite flat surfaces of the sample. The uniformity of heating, and, consequently, the uniformity of the properties of the sintered sample, depends on the uniformity of the distribution of current density over the cross section of electron beams having, as a rule, a Gaussian distribution profile. The difficulty in maintaining identical parameters of the electron beams irradiating opposite surfaces of the sintered sample is obvious.

Целью настоящей полезной модели является повышение однородности свойств, в частности, твердости спеченного керамического образца.The purpose of this utility model is to increase the uniformity of properties, in particular, the hardness of a sintered ceramic sample.

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.This goal is achieved by the fact that in the known device for mounting pressed samples of non-conductive ceramics for electron beam sintering, which includes a holder of samples of refractory material, the holder is mounted on a rotating table, and the table is attached to an electric drive that gives reciprocating movement to the table along its axis rotation.

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.Placing the sample holder on a rotating table connected to the electric drive by rotating the table and scanning the surface with an electron beam during reciprocating motion allows more uniform heating of the sintered sample from all sides, including the end ones, which ultimately ensures uniformity of the properties of the sintered ceramic sample, including including its hardness.

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.The essence of the utility model is illustrated by the drawing (see. Fig.). The mounting device is installed on the propagation path of electron beams from sources located symmetrically on opposite sides of the device. A holder 1 made of graphite is mounted and fixed on a rotating table 2. The table is attached to a reciprocating electric drive 3. The sintered sample 4 is placed in the holder so that the electron beams 5 irradiate opposite surfaces of the sample at the initial time. By adjusting the rotation speed and the amplitude of the reciprocating movement of the table, uniform heating of the sintered sample is achieved.

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.Example. For testing the attachment device, a sample was taken, made by pressing alumina powder. Sample dimensions: diameter 14 mm, thickness 3 mm. The sample was placed in a graphite holder, which was mounted on a rotating table connected to the electric drive. The mounting device was placed in a vacuum chamber equipped with two plasma sources of electron beams. The ceramic sample was irradiated from two opposite sides, while the electron beams from the sources were directed to the sintered sample along the normal to the axis of rotation of the stage. The rotation speed of the stage was 90 rpm, and the amplitude and frequency of the reciprocating movement were 7 mm and 0.5 Hz, respectively. Parameters of electron beams during irradiation: energy 5-12 keV, current 50-150 mA. The temperature of the sintered sample was determined by a non-contact method using a Raytek RAYMM 1MN laser pyrometer. The results of using the proposed mounting device are presented in the table.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить однородность твердости спекаемых керамических образцов.Thus, the proposed device improves the uniformity of hardness of sintered ceramic samples.

Использованные источникиUsed sources

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 13.05.1999.1. Zarapin V.G., Vasilyeva L.V., Lugin V.G., Bashkirov L.A., Zharsky I.V. A method of manufacturing a semiconductor ceramic based on barium titanate. RF patent. No. 2162457 dated January 27, 2001. Application No. 99110819/03 dated 05/13/1999.

2. Гынгазов С.А. Способ получения циркониевой керамики. Патент РФ. №2506247 от 10.02.2014. Заявка №2012142625/03 от 05.10.2012.2. Gyngazov S.A. A method of obtaining zirconium ceramics. RF patent. No. 2506247 dated 02/10/2014. Application No. 2012142625/03 of 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 07.11.2012.3. Burdovitsin V.A., Dvilis E.S., Zenin A.A., Klimov A.S., Oks E.M. A method for sintering dielectric ceramic products. RF patent No. 2516532 dated 05/20/2014. Application No. 2012147494/07 dated 11/07/2012.

Claims

A device for attaching pressed samples of non-conducting ceramic for electron beam sintering, including a sample holder made of refractory material, characterized in that the holder is mounted on a rotating table, and the table is attached to an electric drive that imparts reciprocating movement to the table along its axis of rotation.