Индивидуальный керамический тигель из бериллиевой окиси BeO

В последние годы благодаря конкурентным исследованиям в Японии, США и Европе технология керамических материалов быстро развивается. Как новый тип конструкционных материалов, способных работать в различных условиях, керамические материалы вышли на стадию практического применения.

Свойства керамического тигля из оксида бериллия можно разделить на тепловые, электрические, ядерные, механические и химические свойства. В электронной промышленности commonly используемые параметры для оценки характеристик керамики из оксида бериллия включают объемную плотность, герметичность, проницаемость для жидкостей, прочность при изгибе, стойкость к термическому удару, коэффициент линейного расширения, теплопроводность, диэлектрическую проницаемость, удельное объемное сопротивление, электрическую прочность и устойчивость к кислотным и щелочным химическим условиям.

Тигли из керамики оксида бериллия представляют собой тип высокопрочных структурных керамических материалов, отличающихся высокой теплопроводностью, высокой температурой плавления, высокой прочностью, превосходной изоляцией, высокой химической и термической стабильностью, низкой диэлектрической проницаемостью, низкими диэлектрическими потерями и хорошей технологической адаптируемостью. Они широко используются в таких областях, как специальная металлургия, вакуумная электроника, ядерная техника, микроэлектроника и оптоэлектроника.

Тепловые свойства тиглей из керамики BeO: В проводниках теплопроводность в основном определяется свободными электронами.

Проводники обычно обладают высокой теплопроводностью, но плохими изоляционными свойствами.

Для большинства керамических материалов теплопроводность в основном зависит от тепловых колебаний атомов, ионов или молекул, что приводит к плохой теплопроводности, но хорошей изоляции. Только такие материалы, как керамика оксида бериллия (BeO), передают тепло посредством фононов, что позволяет им сочетать высокую теплопроводность с высокими изоляционными свойствами.

Теплопроводность керамического тигля из BeO является самой высокой среди всех практических керамических материалов, превышая теплопроводность плотного Al2O3 в 6–7 раз и MgO — в 3 раза. Для керамики из BeO с чистотой выше 99% и плотностью свыше 99% теплопроводность при комнатной температуре может достигать 310 Вт/(м·К).
Как правило, теплопроводность керамики из BeO в основном зависит от чистоты и плотности материала: чем выше чистота и плотность, тем лучше теплопроводность.
По сравнению с глинозёмной керамикой, тигли из оксида бериллия обладают более высокой теплопроводностью, что позволяет эффективно и своевременно отводить тепло, выделяемое в приборах высокой мощности. Это даёт возможность устройствам выдерживать более высокую выходную мощность в непрерывном режиме, обеспечивая их стабильность и надёжность. Поэтому они также широко используются в широкополосных электронных вакуумных приборах большой мощности, таких как передающие окна ламп бегущей волны, опорные стержни и пониженные коллекторы.

Широкое применение тиглей из оксида бериллия

Оксид бериллия (BeO) широко используется в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, силовая электроника, оптоэлектроника и ядерная промышленность. Он особенно предпочтителен для применений, требующих высокой теплопроводности в устройствах и схемах высокой мощности.

Высокая теплопроводность и низкая диэлектрическая проницаемость являются основными причинами, по которым керамика BeO широко применяется в электронной промышленности. Тигли из керамики BeO в настоящее время используются в высокопроизводительных микроволновых пакетах большой мощности, корпусах высокочастотных электронных транзисторов и многокристальных компонентах с высокой плотностью схем.

Тигли из керамики BeO также широко применяются в широкополосных электронных вакуумных приборах большой мощности, таких как окна передачи энергии, опорные стержни и электроды пониженного коллектора в лампах бегущей волны (ЛБВ). Низкая диэлектрическая проницаемость и малые потери обеспечивают отличные характеристики широкополосного согласования и способствуют снижению потерь мощности.

Как огнеупорный материал, керамика BeO может использоваться для огнеупорных опорных стержней в нагревательных элементах, защитных экранах, футеровке печей, трубках термопар, сверхпроводящих катодах, подложках теплового нагрева и покрытиях.

Продукты из керамики BeO также классифицируются как огнеупорные материалы. Тигли из BeO могут использоваться для плавления редких и драгоценных металлов, особенно в случаях, когда требуются высокочистые металлы или сплавы. Рабочая температура этих тиглей может достигать 2000 °C. Благодаря высокой температуре плавления (около 2550 °C), высокой химической стабильности (устойчивость к щелочам), термостойкости и чистоте керамика BeO также может использоваться для плавления урана и плутония.

Кроме того, эти тигли из BeO успешно применялись при производстве стандартных образцов серебра, золота и платины. Высокая «прозрачность» BeO для электромагнитного излучения позволяет плавить металлы в таких тиглях с помощью индукционного нагрева.

Технические характеристики