Размер шрифта:
+
Цвет сайта:
Изображения:

Учёный ТУСУРа запатентовал новый способ создания металлокерамических узлов

28 апреля 2021
Учёный ТУСУРа запатентовал новый способ создания металлокерамических узлов

Технология пайки металлокерамических узлов посредством электронно-лучевого воздействия форвакуумным плазменным источников электронов вызвала интерес у представителей промышленных предприятий.

Доцент кафедры физики к. т. н. Алексей Зенин вспоминает, что в начале учёбы в ТУСУРе не совсем понимал, как в будущем он сможет применять на практике знания по физике или вакуумной технике, но сейчас эти знания актуальны в его работе как никогда. Молодой учёный работает над технологиями пайки различных материалов посредством электронно-лучевого воздействия форвакуумным плазменным источником электронов.

Одно из достижений Алексея Зенина в этом направлении – патент, полученный на электронно-лучевую пайку алюмооксидной керамики с металлом с применением форвакуумного плазменного источника электронов, в результате которой получаются механически прочные и вакуумно-плотные соединения.

Металлокерамические соединения активно применяются прежде всего для изготовления высоковольтных изоляторов.

«Изначально мы стали заниматься этим вопросом, чтобы обеспечить собственные потребности. В лаборатории мы используем источники электронов, в конструкции которых имеются высоковольтные изоляторы. Проблемы возникали при модернизации конструкций этих источников: где сделать новые изоляторы с нужной геометрией, было непонятно», – рассказывает, как пришёл к необходимости развивать это направление, Алексей Зенин.

До сих пор наиболее распространённым методом создания металлокерамических соединений остаётся пайка, проводимая с использованием серебряных припоев. Ей предшествует операция металлизации керамики, когда на керамику наносится металлсодержащая паста и вжигается в керамику при высокой температуре, чтобы на поверхности керамики образовался металлический слой. Уже к нему припаивают металлическую деталь. Это долгая дорогостоящая операция.

«В нашей технологии мы используем титан, керамику и алюминий в качестве прослойки. Последний имеет достаточно низкую температуру плавления – 650 – 670 градусов Цельсия. Для сравнения – у титана температура плавления – 1 670 градусов, у керамики – более 2 000 градусов. Материалы, которые необходимо соединить, нагреваются до температуры плавления алюминия: он хорошо вступает в реакцию и с керамикой и с титаном, образуя переходной слой. Некоторое время соединение выдерживается в заданной температуре, после чего проводится плавное охлаждение. Это, по сути, технология пайки электронным пучком», – объясняет принцип технологии Алексей Зенин.

Для пайки используются источники плазменных электронов, которые работают в форвакууме. Преимущество этого диапазона – в том, что в нём можно подвергать обработке любые материалы. Традиционные высоковакуумные источники электронов подходят только для обработки проводящих материалов, например, металлов. В случае с диэлектриком заряд за доли секунды накапливается на поверхности мишени, после чего одноимённые заряды начинают отталкиваться, и эффективной обработки не происходит.

«В форвакууме за счёт того, что в атмосфере содержится довольно много остаточных молекул и атомов газа, во время транспортировки происходит их ионизация, и образуется пучковая плазма. Благодаря ей происходит нейтрализация поверхностного заряда. Это позволяет эффективно обрабатывать непроводящие материалы, в том числе керамику», – рассказывает учёный.

Ещё одно преимущество использования пучков – возможность подвергать нагреванию не всю заготовку, а только место стыка. Особенно актуально это для больших деталей.

На способ изготовления трубчатого соединения алюмооксидной керамики с титаном получен патент РФ. Результаты проведённых исследований подтверждают перспективность использования электронно-лучевого метода для получения вакуумно-плотного металлокерамического соединения. Важной особенностью предлагаемой процедуры является отсутствие операции металлизации керамики, что заметно упрощает создание металлокерамических узлов.

Другие новости

05 мая 2021

Российский этап международного чемпионата по робототехнике RoboCup Russia Open пройдёт 13 – 16 мая в школе «Интеграция» Томского района, образовательным партнёром которой выступает Томский госуниверситет систем управления и радиоэлектроники.

22 апреля 2021

Ректор ТУСУРа Виктор Рулевский провёл круглый стол, посвящённый сотрудничеству с итальянскими компаниями и перспективам совместного развития в сфере инноваций и высоких технологий в рамках I выездной сессии Веронского евразийского экономического форума, прошедшей в Томске.

20 апреля 2021

Ежегодный всероссийский конкурс студентов и аспирантов по информационной безопасности SIBINFO открывается 22 апреля в ТУСУРе. Участники выступят с устными докладами о своих исследованиях и получат возможность опубликоваться в научном журнале.

30 апреля 2021

Томский госуниверситет систем управления и радиоэлектроники выступил одним из соорганизаторов XVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Перспективы развития фундаментальных наук».