ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПИРОЛИТИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В РАЗНЫХ СРЕДАХ
Температурная зависимость удельного объемного электрического сопротивления, полученная для пиролитического BN в воздушной среде и в вакууме при остаточном давлении 10- 3 —10-4 Па приведена на рис. 8.21.
По электрической прочности плотный пиролитический нитрид бора значительно превосходит известные электроизоляционные материалы: значение Епр при 20 °С в направлении, перпендикулярном плоскости высаживания, при толщине образца 0,25—0,5 мм составляет 160 МВ/м. Изотропный BN имеет Епр, равное 370 МВ/м. Нитрид бора горячего прессования имеет Епр порядка 35—37 МВ/м. На рис. 8.22 приведена температурная зависимость тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости пиролитического BN при частоте 50 Гц. При этой частоте и температуре 900 °С tg6 равен 0,14; значение ег при этом равно 4,7.
Значения р, tgϭ и ег определяли на образцах размером 50*50x2 мм, перед измерениями методом катодного напыления наносили электроды из слоя платины: при определении р — диаметром 25 мм, при определении tgϭ и ег; измерительный — диаметром 25 мм, охранное кольцо- шириной 5 мм, высоковольный — диаметром 40 мм.
Рис. 8.21. Температурная зависимость р пиролитического BN в разных средах: 1 - вакуум; 2 - воздух
Рис. 8.22. Температурная зависимость tgϭ (а) и ег (б) пиролитического BN при частоте 50 Гц
Таблица 8.18. Зависимость р, Ом · м, пиролитического BNот времени старения в вакууме при 850 °С
Таблица 8.19. Зависимость tg δ и ег пиролитического ΒΝ от времени старения в вакууме при 850 °С
*При 700 °С.
Примечание. Значения в числителе - при температуре испытания 20 °С, в знаменателе - при 850 °С.
Таблица 8.20. Зависимость механических свойств пиролитического ΒΝ от времени старения в вакууме при 850 °С
{. Зависимость р (a), tgϭ и е, при частоте 50 Гц (б) пиролитического BN от времени увлажнения:
1,3,4- среда с относительной влажностью 93 % при 20 °С; 2 — среда с относительной влажностью 93% при 40 °С; 1, 2 - р; 3 - tgϭ; 4-е,
Пиролитический BN может с успехом работать в вакууме, о чем свидетельствуют данные табл. 8.18-8.20, где приведены результаты испытания материала в процессе длительного воздействия температуры 850 °С в вакууме при остаточном давлении 10-3 Па.
Данные таблицы указывают на стабильность р во времени (изменение в пределах одного порядка) вплоть до 6000 ч старения.
Из табл. 8.19 видно, что tg дельта пиролитического BN в процессе старения незначительно растет, однако значение его при 20 0 С остается малым даже после 6000 ч старения, а при 850 °С практически не изменяется, как не изменяется и значение.
В процессе старения в вакууме при 850 °С механические свойства определяли в воздушной среде после извлечения образцов из вакуумной камеры. Разрушающее напряжение при статическом изгибе определяли на образцах размером 25x40x2 мм, ϭуд - на образцах размером 10х15x2 мм. С учетом неоднородности материала (разброс показателей более чем на 50% среднего значения) можно считать, что в процессе длительного старения при 850 °С механические свойства пиролитического ΒΝ изменяются незначительно.
Пиролитический ΒΝ устойчив к действию концентрированной соляной и азотной кислот, менее устойчив к разбавленным кислотам, устойчив в растворах щелочей. Способен работать в окислительной среде до 980 °С, в восстановительной среде — до 3000 °С, в вакууме - до 2000 °С.
Пиролитический ΒΝ в сравнении с известными электроизоляционными материалами обладает повышенной влагостойкостью. В условиях повышенной влажности (относительная влажность 93%) при температуре 20 ° С его значение р снижается незначительно в первые сутки воздействия влаги, сохраняя этот уровень в процессе длительного воздействия повышенной влажности.
В условиях тропической влажности — при относительной влажности 93% и температуре 40 °С - значение р снижается на несколько порядков, однако стабилизируется во времени на достаточном уровне ( {). Измерения сопротивления в первом случае проводили немедленно после извлечения из гигростата, во втором — непосредственно в камере влажности.
Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости пиролитического BN от времени при воздействии среды с повышенной влажностью показана на {. Значение tgϭ, так же как и р, мало изменяется после первых суток увлажнения, стабилизируясь во времени; значение ег практически не зависит от времени увлажнения.
При определении р, tgϭ и ег в процессе увлажнения на образцы перед испытаниями также наносили электроды из слоя платины.
