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百科:氧化铍陶瓷的性能及应用

2020-03-02 16:55          氧化铍陶瓷 核技术
中国核技术网讯:氧化铍(BeO)陶瓷具有高热导率、高熔点、高强度、高绝缘性、高的化学和热稳定性、低介电常数、低介质损耗以及良好的工艺适应性等特点,在特种冶金、真空电子技术、核技术、微电子与光电子技术领域得到广泛应用。

氧化铍陶瓷的性能

BeO陶瓷材料的典型性能

导热性能

BeO具有纤锌矿型和强共价键结构,平均原子量很低,只有12.5,这决定了BeO陶瓷具有极高的热导率,是致密Al2O3的6倍~7倍以及MgO的3倍。纯度为99%以上,其室温下的热导率可达310W/(m·K)。通常情况下,BeO陶瓷的热导率主要取决于材料的纯度和致密度,纯度和致密度越高,其导热性能越好。

高温电绝缘性能

BeO陶瓷的电绝缘性良好。比体积电阻600℃时为4×1010Ω·m,800℃时为5×109Ω·m,其介电常数随温度升高略有增加。氧化铍陶瓷的介电损耗很低,但其介电损耗随温度的升高而增大。

耐湿润和耐腐蚀性能

BeO陶瓷的耐湿润和耐腐蚀性优异。氧化铍的高温蒸气压和蒸发速度都比较低。在真空中它可在1800℃下长期使用;在惰性气体中可在2000℃以下使用;但在氧化气氛中,1800℃时有明显挥发。在有水蒸气的情况下,1500℃即大量挥发。氧化铍陶瓷能耐许多熔融金属和碱性熔渣的侵蚀,但含酸性氧化物的玻璃、氢氧化钾、烧碱和碱金属碳酸盐溶液能腐蚀氧化铍陶瓷。

强度适中

BeO陶瓷的强度适中,高温耐压强度比其他氧化物陶瓷高,但高温蠕变较大。荷重0.66MPa时,在1000-1050℃开始蠕变,在1260℃下10h后变形达到2mm/m。

氧化铍陶瓷的应用

特种冶金

BeO陶瓷产品是一种难熔材料。BeO陶瓷坩埚可用于熔融稀有金属和贵金属,特别是用在要求高纯金属或合金的场合下。坩埚的工作温度可以达到2000℃。由于其高的熔融温度(约为2550℃)、高的化学稳定性(耐碱)、热稳定性和纯度,BeO陶瓷也可用来熔融铀和钚。此外,这些坩埚还成功地被用来制造银、金和铂的标准样品。BeO对于电磁辐射的高度“透明”性允许采用感应加热的方式来熔炼其中的金属样品。

真空电子技术

高的热导率和低的介电常数是BeO材料在真空和电子技术领域得到广泛应用的重要原因。BeO陶瓷目前已用于高性能、高功率微波封装件,BeO基片也已用于高电路密度的多片组件。采用BeO材料可以将系统中产生的热量及时地散去,保证系统的稳定性和可靠性。

核技术

BeO具有高的中子散射截面,可以将核反应堆中泄露出来的中子反射回反应堆内,因而已经被广泛用作原子反应堆中的中子减速剂和防辐射材料。BeO陶瓷高温辐照稳定性比金属铍好,密度比金属铍大,高温时有相当高的强度和热导,而且,氧化铍比金属铍价格便宜。这就使它更适于用作反应堆中的反射体、减速剂和弥散相燃料基体。氧化铍陶瓷可用做核反应堆中的控制棒,它和U2O陶瓷可以联合使用而成为核燃料。

剂量测定

氧化铍陶瓷具有热释光和光释光特性,在剂量测定中备受关注。BeO很适于

某些高剂量的测定,因为它与能量无关,其性能可与LiF:Mg,Ti和Li2B4O7:Mn相匹敌,特别是当其以无毒陶瓷形式使用时,它是一种化学性能、机械性能和热性能都高度稳定的材料。

(中国核技术网 责任编辑:张轻舟)


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