Сапфир — Свойства

Химическая стойкость сапфира очень высока он практически нерастворим в воде при нормальных условиях и слабо взаимодействует с кипящими азотной или ортофосфорной кислотами при 300° С. Сапфир прозрачен в диапазоне длины волн от 0,17 до 6,5 мкм. По электрофизическим характеристикам сапфир является типичным диэлектриком его сопротивление больше 10 Ом см и зависит от содержащихся примесей. Важная характеристика кристаллов сапфира — сильная анизотропия их свойств в зависимости от кристаллической ориентации. По теплопроводности кристаллы сапфира практически превосходят кристаллы любых оксидных соединений, за исключением кристаллов оксида бериллия и магния. [c.47]

Все эти свойства обусловливают применение кристаллов сапфира как наиболее перспективного в качестве материала для диэлектрических подложек микросхем. Наиболее существенным недостатком сапфира является высокая стоимость, определяемая сложностью технологии выращивания совершенных кристаллов больших размеров. [c.47]

Какие свойства монокристаллов сапфира определяют их применение в качестве подложек [c.56]

Условия работы активного материала лазера также накладывают определенные требования на свойства матрицы. В первую очередь она должна обладать высокой теплопроводностью. Твердотельные лазеры на диэлектрических монокристаллах имеют весьма небольшой кпд (порядка 1—5 %) и, следовательно, весьма значительная часть энергии накачки идет на нагрев активной среды.. Если активная среда не может эффективно рассеять эту энергию, то неизбежен выход из строя всей системы. Наиболее приемлемыми свойствами в этом отношении обладают монокристаллы сапфира (рубина) и именно этим фактом объясняется их использование, несмотря на трехуровневую схему генерации. [c.67]

КОМПОЗИТОВ, армированных сапфиром композиты с волокнами пониженной прочности (140 кГ/мм2) будут иметь такую же прочность при высоких температурах (>1373 К), какую имеют композиты, содержащие волокна с исходно высокой прочностью. Это означает, что в том случае, когда применение композитов определяется высокотемпературной и длительной прочностью (например, в качестве материалов для горячих частей газотурбинного двигателя), нецелесообразно при разработке композитов направлять усилия на усовершенствование процесса изготовления с целью повышения прочностных свойств имеющихся волокон выше того уровня, который имеется в композитах с Ni — Сг-матрицей (см. обсуждение выше). [c.344]

На основе вышеизложенного может показаться на первый взгляд, что усы сапфира в исходном состоянии с малым содержанием примесей могли бы иметь лучшие высокотемпературные свойства. Примером могут послужить усы сапфира фирмы TFI, которые содержат в качестве основной примеси Si [c.401]

Армированные композиты с металлической матрицей часто разрабатываются следующим образом сначала изготовляется новый композит, а затем испытывается образец полученного материала. Однако такой способ бывает чреват разочарованием, поскольку получаемые свойства редко соответствуют предсказанным теоретически. Затем появляются трудности, связанные с необходимостью оптимизации большого числа параметров технологии изготовления композитов. Именно в связи с этим представляется важным описанный в данной главе способ оценки совместимости отдельных волокон и усов, так как в этом случае роль всех важных факторов для любой заданной системы композита можно оценить непосредственно. На примерах композитов с никелевой матрицей, упрочненных усами сапфира, нитрида кремния и углеродными волокнами, показано, что оптимизация температур и выдержек может быть достигнута при условии контроля за содержанием примесей. Эти принципы будут положены в основу оценки и выбора технологического процесса, который обеспечит получение композитов с оптимальной совместимостью упрочнителя и матрицы для каждой системы. Эта технология, возможно, будет сложнее (и дороже) тех, которые обычно применяются, но если бы удалось существенно понизить склонность упрочнителя к разрушению и дроблению, то это могло бы стать важным достижением. Сюда же относятся некоторые интересные возмол ности улучшения связи в композите путем стимулирования роста боко- [c.427]

Твердость — одна из характеристик механических свойств металлов. Обычно ее определяют в лабораторных или в заводских условиях путем воздействия на поверхность металла наконечника, изготовленного из малодеформирующегося материала (твердая закаленная сталь, алмаз, сапфир или твердый сплав) и имеющего форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. По сравнению с другими характеристиками механических свойств твердость измеряется достаточно просто несколькими способами, различающимися по характеру воздействия на наконечник. Твердость можно измерять вдавливанием наконечника (способ вдавливания) — сопротивление пластической деформации, царапаньем поверхности (способ царапанья) — сопротивление разрушению (для большинства металлов путем среза), ударом либо по отскоку наконечника (шарика) — упругие свойства. [c.23]

Рис. 1. Подборка опубликованных данных по прочности нитевидных кристаллов сапфира при растяжении. Линиями обозначены среднее значение и границы 95% доверительного интервала свойств [25]

Изучение границы раздела молибден — никель показало, что молибден гораздо более активен, чем вольфрам, в аналогичных условиях. Однако выдержка в 100 ч при 1200 С приводит к диффузии никеля в вольфрам, а вольфрама в никель с образованием реакционной зоны толщиной около 100 мкм. Таким образом, очевидно, что для долговременной стабильности при повышенных температурах, так же как и для защиты волокон сапфира в процессе изготовления композиций, требуются покрытия толщиной, по крайней мере, 100 мкм. Вольфрамовое покрытие такой толщины очень заметно увеличило бы массу композиции Вольфрам иге сам по себе не ухудшает качество поверхности волокон сапфира (в восстановительной атмосфере) в такой степени, как никель или нихром, однако некоторое уменьшение прочности волокон может иметь место (см. табл. 3). Причина снижения свойств остается неясной. [c.193]

Сапфира усы 167 Сварка взрывом 56 Свободная энергия 43 Свойства [c.501]

Корунд — минерал высокой плотности (от 3,82 до 4,28 г/см ). Состоит, в основном, из кристаллической окиси алюминия (АЬОз) и примеси других минералов, в том числе химически связанных с АЬОз. Цвет корунда может быть розовым, красным (рубин), бурым, серым, синим (сапфир). По твердости мало уступает алмазу, но не имеет стабильных свойств. Зерна корунда при изломе образуют острые грани. Технический корунд используется главным образом в виде порошков и паст для доводки деталей из стекла и твердо закаленной стали. [c.18]

Значения динамических пределов упругости и скоростей звука для некоторых керамик суммированы в табл.3.2 и 3.3. Наиболее полно исследовались ударно-волновые свойства окиси алюминия [65 — 72]. В работах [65, 71] сообщаются результаты измерений динамического предела упругости сапфира, который найден равным 12 — 21 ГПа в зависимости от направления нагрузки по данным [65] и 14,4 — 17,3 ГПа по данным [71]. На волновых профилях ударного сжатия керамики из окиси алюминия наблюдается скачок параметров в упругом предвестнике с последующим за ним относительно медленным нарастанием и плавным переходом в пластическую ударную волну [67, 68]. [c.108]

Корунд (табл. 12.5) представляет собой химическое соединение алюминия с кислородом. Кроме элементов опор из корунда (чаще всего, из сапфира) изготовляют упругие элементы. Этот минерал отличают высокие упругие свойства, исключительно малый гистерезис, постоянство модуля упругости при переменной температуре. Из них можно изготовлять плоские и винтовые пружины, мембраны и трубчатые пружины. [c.134]

Для получения мощных потоков монохроматических лучей света разработаны конструкции оптических квантовых генераторов ОКГ (лазеров и мазеров). Эти генераторы работают в импульсном режиме с длительностью импульса 0,2—50 мксек и частотой повторения 0,1—5 имп/сек. Получение мощных световых потоков в квантовых генераторах основано на том, что атомы некоторых оптически активных веществ (твердых — рубин, сапфир газообразных — гелий, неон и др.) обладают свойством создавать в веществе большой потенциальный запас энергии под влиянием внешнего возбудителя мгновенно возвращать вещество к до возбужденному состоянию и при этом излучать поток когерентного света большой мощности. Рубиновый стержень (окись алюминия с примесью хрома) получил самое широкое применение в качестве оптически активного вещества в современных конструкциях ОКГ. Создан полупроводниковый оптический генератор, имеющий к. п. д. выше квантовых генераторов на рубине в десятки раз. [c.643]

В спектре поглощения сапфиров наблюдаются две полосы одна — в видимой, другая — в ультрафиолетовой части спектра (рис. 1, ж). Плеохроизм резко выражен в видимой области спектра. Исследованиями парамагнитных свойств природных сапфиров подтверждено присутствие в них трехвалентных ионов железа [195] (титан не был обнаружен, поскольку исследования проводились при комнатной температуре). [c.209]

В работе Саттона и Хорна [46] исследована система серебро — усы сапфира для оценки возможности упрочнения усами химически стабильной системы. Опыты по методу сидячей капли, проведенные ими на воздухе и в аргоне, показали, что на воздухе смачивание происходит, а в аргоне отсутствует. Предполагалось, что в опытах на воздухе растворение кислорода в серебре вызывает снижение Y)K и приводит к смачиванию. Однако прочностные свойства [c.317]

Взаимодействие капли расплава, содержащего химически активные металлы, с усами АЬОз в опытах с сидячей каплей столь велико, что усы диаметром до 5 мкм разрушаются после нескольких минут контакта при 1773 К (Ноуан и др. [38]). В то же время было показано, что прочность усов сапфира может существенно уменьшаться и без заметной реакции, поскольку их высокая прочность зависит от степени совершенства поверхности (разд. IV,А). Были широко исследованы покрытия, которые позволяют добиться смачивания без ухудшения свойств поверхности сапфира. В качестве покрытия, облегчающего смачивание и обеспечивающего защиту, может быть использован вольфрам. Однако из-за высокой скорости растворения вольфрама в никелевых расплавах покрытие должно иметь толщину 10 мкм, чтобы сохраниться при самой быстрой вакуумной пропитке. Ясно, что объемная доля тонких усов с таким покрытием окажется слишком низкой, чтобы эффективно упрочнить металлическую матрицу. На этом попытки ввести усы сапфира в матрицу из Ni-сплава методом пропитки были прекращены. [c.327]

Интенсивные исследовательские работы по упрочнению усами-сапфира никелевых сплавов тем не менее не позволили разработать технологию производства композита с нужными свойствами (Ноуан [37]). Много осложнений возникло в связи с неоднородностью усов по размеру и качеству. Однако основное препятствие для дальнейших разработок составили большие трудности в изготовлении воспроизводимых испытательных образцов путем пропитки расплавом или гальванического осаждения с последующим горячим прессованием (ЕР/РВ). При исследовании процессов пропитки расплавом обнаружилась необходимость применения покрытий для облегчения смачивания. Однако не было найдено покрытий, устойчивых в контакте с жидким металлом при температурах пропитки (- 1720 К). Условия смачивания были труднодостижимы, и в большинстве случаев испытания на растяжение не были проведены в связи с большой пористостью образцов. [c.345]

В литературе имеется много данных о продольной прочности композитов, поскольку эта характеристика обычно использовалась для оценки качества композитов металл — окисел путем сопоставления их действительной прочности с рассчитанной по правилу смеси. Внеосные механические свойства армированных окислами металлов были измерены лишь недавно. В связи с этим имеются данные о поперечной прочности (растяжение в направлении, перпендикулярном оси волокон) только для сплавов на основе Ni и Ti, армированных непрерывными волокнами сапфира. [c.347]

Сегодня имеются лишь ограниченные данные о природе связи между очищенным сапфиром и никелем, и поэтому подробное обсуждение этого вопроса не оправдано. Однако интересно отметить, что механическая связь (рис. 15) при 1373 К достаточно прочна, чтобы воспрепятствовать отделению частиц репликой при изготовлении препаратов для электронно-микроскопического исследования. Согласно иредварительньш результатам Бонфилда и Маркгам [6], при более высоких температурах (1573 К) на поверхности некоторых усов появляются питтинги и частицы никеля принимают неправильную форму, что указывает на возможность протекания химической реакции. Если эти данные подтвердятся, то они будут свидетельствовать о возможности двустадийного процесса получения оптимальных свойств композита (процесс формирования химической связи проводится при высокой температуре, а затем материал работает при более низких температурах, где упрочнитель и матрица совместимы). [c.411]

Изменения механических свойств кажутся менее выраженными, чем изменения эпектро- и теплопроводности. Кристаллы сапфира и спеченная окись алюминия, облученные интегральным потоком 1,6-10 нейтрон/см Е > 100 эв) примерно при 50° С, понизили модуль Юнга меньше чем на 10% [57]. Изменений внутреннего трения отмечено не было [29]. Данные по влиянию облучения на другие свойства AI2O3, например оптическую [c.151]

Исследование магнитных свойств монокристалла сапфира и поликристалла AI2O3 после облучения показывает, что сапфир имеет несколько большее сопротивление облучению, чем можно было представить по приведенным выше результатам. Удельная магнитная восприимчивость поликристалла AI2O3 была неизменной при облучении интегральным потоком до 3,76-10 нейтрон/см (Е >0,5 Мэе) при 30° С. Облучение не привело к изменению парамагнитного резонанса [146]. [c.152]

Печатные бороуглеродистые и циркониево-углеродистые сонротивления на подложках из окиси алюминия и форстерита не изменились при Y-облучении до дозы 2-10 эрг г. Электрические свойства золото-палладиевых пленок, нанесенных на окись алюминия, заметно не изменились при дозе 10 эрг г. Сопротивления пленок, нанесенных на сапфир и монокри-сталлическую шпинель, после облучения до дозы 10 эрг1г изменились примерно на 20%. Эти изменения были временными, и через неделю после облучения наблюдалось полное восстановление сопротивления. [c.355]

Атомные смещения приводят к таким необратимым нарушениям в неорганических изоляционных материалах, которые проявляются в виде изменения параметров решетки, плотности, прочности и электрических свойств. Бомбардировка нейтронами кристаллических тел (AI2O3, MgO, кристаллический кварц и т. д.) приводит к расширению решетки и соответственно к уменьшению плотности. При интегральных потоках быстрых нейтронов порядка 10 —10 нейтрон 1см плотность керамических изоляторов [17], обладающих плохой или умеренной радиационной стойкостью, изменяется приблизительно на 1—6%. Из обычно используемых изоляционных материалов а-кварц является, по-видимому, наименее стойким к облучению быстрыми нейтронами, так как при интегральном потоке около 6,6-10 нейтрон/см его плотность понижается на 3,5—5% [81]. Небольшое уменьшение плотности (на 1—3%) наблюдается в карбиде кремния, окиси магния, сапфире и шпинели при интегральных потоках быстрых нейтронов порядка 10 —10 нейтрон1см [63]. Зисмани др. [72] установили, что при интегральном потоке быстрых нейтронов 2-10 нейтрон/см изменение плотности окиси магния, окиси алюминия, шпинели и форстерита составляет менее 1 %. Если под влиянием облучения быстрыми нейтронами плотность кристаллических материалов уменьшается, то в таких аморфных изоляторах, как плавленый кварц и стекло, наблюдается обратный эффект. Примак и др. [62], например, наблюдали увеличение плотности плавленого кварца на 17% при интегральных потоках выше 10 нейтрон/см . [c.397]

Технология изготовления МП. При произ-ве МП используются все известные виды технологий (ТТЛ, ТТЛШ, И Л, И Л, ЭСЛ, л-МОП, к-МОП и р-МОП 13—4]), дающие разл. выходные характеристики МП. Так, технология ТТЛШ позволяет получить быстродействующие МП с высокой радиац. стойкостью, но имеющие большую потребляемую мощность и невысокую степень интеграции, технология и-МОП обеспечивает высокую степень интеграции при умеренной мощности потребления, но низкую радиац. стойкость. Высокими потребительскими свойствами обладают МП, наготовленные по технологии к-МОП на подложке из сапфира, а изготовленные по технологии р-МОП имеют низкую себестоимость, но обладают небольшим быстродействием. [c.141]

Оптические свойства У. и. При взаимодействии У. и. с веществом могут происходить ионизация его атомов и фотоэффект. Оптич. свойства веществ в УФ-области спектра значительно отличаются от их оптич. свойств в видимой и ИК-областях. Характерной чертой для УФ-излучения является уменьшение прозрачности (увеличение коэф. поглощения) большинства тел, прозрачных в видимой области. Напр., обычное стекло непрозрачно для У. и. с =320 км в более коротковолновой области прозрачны лишь увиолевое стекло, сапфир, фтористый магний, кварц, флюорит, фтористый литий (имеет наиб, далёкую границу прозрачности—до Х=105нм) и нек-рые др. материалы. Из газообразных веществ наиб, прозрачность имеют инертные газы, граница прозрачности к-рых определяется величиной их ионизац. потенциала (самую коротковолновую границу прозрачности имеет Не—>. = 50,4 нм). Воздух непрозрачен практически при >.< 185 нм из-за поглощения У. и. кислородом. [c.221]

Может показаться, что композиты - это неоправданно сложные стр кт ры. Однако элементы с задатками идеальных конструкционных материалов находятся, что называется, под рукой - в центральной части периодической системы. Эти элементы, среди которых углерод, алюминий, кремний, азот и кислород, образуют соединения с прочными стабильными связями. Такие соединения, типичными представителями которых являются керамические материалы, например, оксид алюминия (основа рубинов и сапфиров), карбид кремния и диоксид кремния (главный компонент стеюта), обладают высокой прочностью и жесткостью, а также теплостойкостью и устойчивостью к химическим воздействиям. Они имеют низк)то плотность, а составляющие их элементы широко распространены в природе. Один из элементов - углерод - имеет такие же хорошие свойства и в свободном состоянии - в форме углеродного волокна. [c.55]

Рядом свойств, необходимых для упрочнения металлических матриц при высоких температурах, обладает моиокристалличе-ская окись алюминия (а — AlaOg, сапфир). Важнейшими из них являются высокий модуль упругости, низкая плотность (по сравнению с плотностью большинства металлических матриц), высокая прочность в волокнистой форме, высокая температура плавления, сохранение прочности при высоких температурах и стабильность в окислительных средах. [c.167]

Данные о температурных зависимостях оптических параметров твердых тел при повышенных температурах (350-Ь2000 К) в литературе разрозненны и немногочисленны. Исключением являются материалы, широко применяемые в микротехнологии (монокристаллы кремния, арсенида галлия, сапфира и т.д.), которые исследовались во многих лабораториях. Для материалов, применяемых в инфракрасной технике, также имеются многочисленные экспериментальные данные, однако они относятся к узкому диапазону температур (—30-Ь50 °С). Исследования оптических свойств металлов, полупроводников и диэлектриков, проводимые в последние десятилетия в области повышенных температур, обусловлены потребностями технологии. Можно надеяться на то, что применение методов ЛТ в исследованиях и промышленности будет способствовать проведению систематических исследований в этом направлении. [c.73]

Приборные масла применяют для одноразовой заправки контрольно-измерительных приборов и часов, где они должны работать длительное время (до нескольких лет), сведя к минимуму истирание и коэффициенты трения мелких шарикоподшипников, атакже подшипников скольжения—-радиальных и упорных (подпятников), материалом которых в большинстве случаев служат синтетические или натуральные минералы ( камни ) — кварц, рубин, сапфир. В связи с этим приборные масла должны отличаться нерастекаемостью (липкостью), хорошими антиистирательными и антифрикционными свойствами и высокой стабильностью против окисления. Эти свойства обеспечивают применение нефтяных масел с полярными присадками, в качестве которых используют жировые масла, особенно костяное, и реже некоторые растительные (касторовое, сурепное и др.). Содержание костяного масла в некоторых часовых маслах превышает 50% [98]. [c.61]

Оксид алюминия в наиболее прочной модификации (а-АЬОз) является основной составной частью минералов корунда, сапфира, рубина, содержащих примеси ионов Ре +, Сг +, Т1 +, 71 +, а также коллоидные включения [98]. Искусственные корунды и другие его аналоги широко выпускаются промышленностью как абразивный материал в виде порошков различной дисперсности и чистоты (86—99% АЬОз) и драгоценных камней. Эти минералы и искусственные корунды или сапфиры сами по себе являются микро- или ультрамикрокомпозиционными материалами с широким диапазоном физико-механических и химических свойств из-за нарушенной кристаллической структуры (различные размеры ионов АР+ и атомов замещения) и дисперсных включений (пустот, Т102, Т1М 0з, РегОз, СггОз и др.). [c.50]

С помощью диффузионной сварки можно получать довольно прочные соединения различных марок керамики (ВК-94-1, -100-2, ГБ-7, А-995, УФ-46 и др.), стекол (кварцевые, боросиликатные и др.), поликора и сапфира с использованием компактных металлических промежуточных слоев. Режим сварки выбирают в зависимости от вида материала слоя и физико-химических свойств соединяемых материалов. Так, сварка через медную фольгу осуществляется при Г= 900... 1030 °С, Р= 10...20 МПа и 60... 120 мин. Применение алюминиевых слоев обеспечивает при Т = 600... 640 °С, Р = 5... 15 МПа и t = 30...40 мин получение вакуумно-плотных, прочных и термостойких соединений. [c.27]

Материал золотника не только должен быть достаточно твердым и не слишком пластичным, но он должен еще сохранять свои первоначальные размеры без коробления или изменения объема в процессе работы или при хранении. Такими свойствами обладают стали, применяющиеся для изготовления штампов и калибров, подвергнутые соответствующей термообработке. В нашей лаборатории из этого вида сталей использовали стали марок Стентор и Кетос . Кроме того, нами успешно использовалась шарикоподшипниковая сталь 8АЕ-52100. Когда возникала проблема коррозии, как, например, в пневматических золотниках, мы использовали закаливающуюся нержавеющую сталь. Для работы в условиях высокой температуры применялись спеченные карбиды, такие, как кеннаметал , хотя в том случае задача несколько отличалась от нашей (см. гл. ХИ1) тем, что в ней отсутствовало трение скольжения. Нами были проделаны неубедительные эксперименты с бериллие-вой бронзой, с глубоко анодированными алюминиевыми сплавами и с сапфиром. Спеченные карбиды бора, как мы убедились, не сохраняют острых кромок. [c.222]

Медь является наиболее распространенным металлом для спаев с высокоглиноземистыми керамическими материалами, такими как 22ХС, М-7, Сапфирит-16 и др. Это в первую очередь объясняется тем, что она обладает хорошими вакуумными свойствами, технологична, имеет низкий предел текучести и модуль упругости, чрезвычайно пластична (табл. 3-4). Поэтому, несмотря на значительный к. т, р. спаи керамики с медью отличаются высокой надежностью и долговечностью. [c.57]

Как известно [100, 102], оптические свойства коллоидных растворов металлов характеризуются избирательным спектральным поглощением и рассеянием. Естественно было предположить, что обнаруженный максимум поглощения при 315 нм, который появляется в тех л е условиях, что и декорирующие частицы, обусловлен коллоидными частицами хрома. Расчет спектрального хода поглощения для бесконечно малых частиц (т. е. частиц очень малых по сравнению с длиной волны) хрома в лейко-сапфире показал, что в этом случае в спектре поглощения действительно должен иметься хорошо выраженный максимум, однако он должен быть расположен не при 315 нм, а нри 290 нм и быть значительно шире ( 120 нм) экспериментального. Ориентировочный подсчет для более крупных частиц показал, что вплоть до диаметра 300 нм смещение положения максимума происходить пе должно. Это несовпадение экспериментальных и расчетных данных заставляет сомневаться в том, что максимум поглощения при 315 лж вызван коллоидными частицами хрома. [c.179]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...