Індивідуальний керамічний тигель з берилію BeO, берилієвий оксид

Останніми роками завдяки конкурентним дослідженням в Японії, Сполучених Штатах та Європі технологія керамічних матеріалів швидко розвивається. Як новий тип структурного матеріалу, здатного адаптуватися до різних умов, керамічні матеріали вийшли на етап практичного застосування.

Властивості тигля із оксиду берилію можна поділити на теплові, електричні, ядерні, механічні та хімічні властивості. У електронній промисловості зазвичай використовують такі параметри для оцінки характеристик кераміки з оксиду берилію: густину, герметичність, проникність для рідин, міцність на згин, стійкість до термічного удару, коефіцієнт лінійного розширення, теплопровідність, діелектричну проникність, об'ємний опір, міцність на пробій та стійкість до кислотних і лужних хімічних умов.

Тиглі з кераміки оксиду берилію є різновидом високоефективних структурних керамічних матеріалів, які характеризуються високою теплопровідністю, високою температурою плавлення, високою міцністю, чудовою ізоляцією, високою хімічною та термічною стабільністю, низьким діелектричним коефіцієнтом, низькими діелектричними втратами та хорошою технологічною пристосованістю. Вони широко використовуються в таких галузях, як спеціальна металургія, вакуумна електроніка, ядерна техніка, мікроелектроніка та оптоелектроніка.

Теплові властивості тиглів з BeO кераміки: у провідниках теплопровідність визначається переважно вільними електронами.

Провідники, як правило, мають високу теплопровідність, але погані ізоляційні властивості.

Для більшості керамічних матеріалів теплопровідність залежить головним чином від теплових коливань атомів, іонів або молекул, що призводить до поганої теплопровідності, але хорошої ізоляції. Лише матеріали, такі як кераміка оксиду берилію (BeO) тиглі, передають тепло за допомогою фононів, що дозволяє їм мати як високу теплопровідність, так і високі ізоляційні властивості.

Теплопровідність керамічного тигля з BeO є найвищою серед усіх практичних керамічних матеріалів і в 6–7 разів перевищує показник щільного Al2O3 та втричі — MgO. Для кераміки з BeO з чистотою понад 99% і густиною більше 99% теплопровідність при кімнатній температурі може досягати 310 Вт/(м·К).
Зазвичай теплопровідність кераміки з BeO залежить від чистоти та густини матеріалу: чим вищі чистота і густина, тим краща теплопровідність.
Порівняно з алюмінієвою керамікою, тиглі з кераміки оксиду берилію мають вищу теплопровідність, що дозволяє ефективно і вчасно відводити тепло, утворене в потужних пристроях. Це дає змогу пристроям витримувати вищу потужність неперервної хвилі, забезпечуючи їх стабільність і надійність. Тому їх також широко використовують у широкосмугових електронних вакуумних приладах великої потужності, таких як віконця передачі потужності ламп біжучої хвилі, опорні стрижні та депресовані колектори.

Поширене застосування тиглів з оксиду берилію

Оксид берилію (BeO) широко використовується в таких галузях, як аерокосмічна промисловість, силова електроніка, оптоелектроніка та ядерна промисловість. Особливо цей матеріал є найкращим вибором для застосувань, де потрібна висока теплопровідність у потужних пристроях і схемах.

Висока теплопровідність і низька діелектрична стала є основними причинами, чому кераміка BeO широко використовується в електроніці. Кришталі кераміки BeO наразі застосовуються у високоефективних потужних мікрохвильових корпусах, корпусах високочастотних електронних транзисторів та багатокристалічних компонентах із високою густотою схем.

Кришталі кераміки BeO також широко використовуються в широкосмугових потужних електронних вакуумних пристроях, таких як віконні елементи передачі енергії, опорні стрижні та електроди зі зниженим потенціалом у лампах біжучої хвилі (TWT). Низька діелектрична стала та низькі втрати забезпечують відмінні характеристики широкосмугового узгодження і також сприяють зменшенню втрат потужності.

Як вогнетривкий матеріал, кераміка BeO може використовуватися для вогнетривких опорних стрижнів у нагрівальних елементах, захисних щитах, футеровці пічного обладнання, трубках термопар, надпровідних катодах, підкладках для теплового нагріву та покриттях.

Вироби з кераміки BeO також класифікуються як вогнетривкі матеріали. Тиглі з BeO можна використовувати для плавлення рідкісних і дорогоцінних металів, особливо в ситуаціях, коли потрібні високочисті метали або сплави. Робоча температура цих тиглів може досягати 2000 °C. Завдяки високій температурі плавлення (приблизно 2550 °C), високій хімічній стійкості (стійкість до лугів), термічній стабільності та чистоті, кераміку BeO також можна використовувати для плавлення урану та плутонію.

Крім того, ці тиглі з BeO успішно використовувалися для виготовлення стандартних зразків срібла, золота та платини. Висока 'прозорість' BeO для електромагнітного випромінювання дозволяє плавити метали в таких тиглях за допомогою індукційного нагріву.

Технічні специфікації