РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные материалы и методики получения образцов
Керамические образцы для исследований получали по обычной керамической
технологии путем твердофазного синтеза смесей карбонатов и оксидов металлов
путем несколько стадийного отжига при высоких температурах. Расчет сырьевых
компонентов для приготовления шихты проводили посредством пересчета молярных
долей в массовые доли с учетом содержания основного вещества в исходных
реактивах. После просеивания и сушки реактивов в сушильном шкафу компоненты
шихты взвешивали в рассчитанных соотношениях. Модифицирующие добавки в титанат
кальция-меди вводились в виде оксидов металлов на стадии синтеза шихты.
Полученную смесь подвергали смешиванию и измельчению вручную или в стержневой
мельнице. Для составления малых количеств шихты, массой до 20 г, использовали
агатовую ступку с агатовым пестиком. Смесь в течение 30 минут гомогенизировали,
вначале насухо, а затем в спиртовой среде, после чего высушивали до полного
удаления спирта. Для смешивания и помола больших объемов исходных компонентов
использовались барабаны из оргстекла со стержнями из того же материала,
утяжеленными свинцом, при соотношении веса порошка и мелющих тел 1:7 в течение
2-3 ч. Полученный продукт отжигали при температурах (900-1350) оС в течение 1-5
ч. Температура синтеза зависела от химического состава и определялась в
процессе проведения исследований. После синтеза материал дробили, измельчали в
ступке или мельнице. К полученному продукту добавляли технологические добавки,
позволяющие значительно снизить температуру спекания без заметного ухудшения
диэлектрических параметров вещества.
Таблетирование образцов осуществлялось с помощью гидравлического пресса в
прессформе из стали при давлении 10-25 мПа. После этого проводили последующие
обжиги материала с целью получения керамики.
Прокаливание исходных компонентов и порошковых смесей, а также отжиг таблет
проводились в камерных печах с силитовыми нагревателями типа КО-14 в платиновых
тиглях при температурах (300-1350) оС Температура печей задавалась
полуавтоматическим регулятором температуры РИФ-101 и контролировалась
платино-платинородиевой термопарой с использованием потенциометра В-7. При этом
точность поддержания температуры составляла ±5 оС.
2.2. Физико-химические методы исследования
Условия синтеза зависят от многих факторов (марки исходных реактивов, режимов
помола, химического состава конденсаторного материала и т.д.), и их подбирали
исходя из результатов дифференциально-термических, термогравиметрических,
дилатометрических и рентгеновских исследований.
Дифференциально-термический анализ (ДТА) проводили на дериватографе типа ОД-103
фирмы МОМ (Венгрия) в воздушной среде в интервале температур 20-1350 оС при
скорости нагрева 5-10 град/мин. Исследуемое веществов и эталон (эталоном служил
предварительно прокаленный a-Al2O3) в порошкообразном виде в количестве 0,3-1 г
помещали в платиновые тигли особой формы, которые надеваются на вертикально
установленные термопары. Таким образом, измерение температуры вещества в
процессе нагрева производится через металлические стенки тигля. При изучении
химических реакций, сопровождающихся многоступенчатой потерей массы вещество и
эталон помещали на систему из 6 тиглей в форме плоских тарелочек, одевающихся
одна на другую и позволяющих максимально увеличить площадь поверхности
материалов. Высокотемпературная печь опускалась на оба тигля сверху. Контроль
температуры осуществлялся платино-платинородиевыми термопарами. Термопары под
исследуемым веществом и эталоном одинаковы и соединены между собой по
дифференциальной схеме, то есть однородными проводниками. Таким образом, если
оба рабочих спая такой дифференциальной термопары будут иметь разную
температуру, то в цепи термопары появится разность между электродвижущими
силами обоих термопар, и гальванометр, включенный в цепь дифференциальной
термопары, покажет отклонение от нулевого положения [103]. Это позволяет
определять температурный интервал прохождения химических реакций или фазовых
превращений, сопровождающихся выделением или поглощением теплоты. Так как
тигель с веществом прикреплен к весам, то одновременно регистрируется изменение
массы вещества в процессе нагрева. Автоматическая запись температурных кривых и
убыли веса осуществлялась при помощи фотосамописца. Погрешность определения
температуры составляла ±5 оС, массы - ±1 мг.
Дилатометрические измерения проведены на дифференциальном дилатометре Netzsch
402 ED (Германия) на воздухе в интервале температур 20-1500 оС при скоростях
нагрева 5-10 град/мин. Исследуемый материал запрессовывался в цилиндрический
образец длиной 12 мм, а диаметром 6 мм в стальной прессформе при давлении 10
мПа. Образец для исследования и эталон сравнения (цилиндр из корунда такой же
формы и размера) помещался в горизонтальную измерительную ячейку в виде
алундовой трубы и прижимался длинными алундовыми стержнями. Трубчатая
элктропечь надвигается на измерительную ячейку. Концы алундовых стержней
выходят из ячейки и прикрепляются к индуктивной катушке: один к сердечнику, а
другой – к корпусу ее обмотки. При изменении положения сердечника внутри
обмотки возникает наведенная э.д.с., которая измеряется вольтметром. Таким
образом, регистрируется изменение длины исследуемого материала в сравнении с
длиной эталонного образца при их нагреве, как функция температуры и времени. В
результате программной обработки мы получали зависимость относительного
удлинения исследуемого материала ДL/Lo=(Lт-Lo)/Lo (где Lо–первоначальная длина
образца, Lт–его длина при температуре Т) от температуры
- Київ+380960830922