Шевчик А.П. Резистивные материалы и изделия на основе хромита лантана

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук: 05.17.11 – Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов. — Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет). — Санкт-Петербург, 2011. — 40 с.Научный консультант — доктор технических наук, профессор Суворов С.А.Цель диссертационной работы заключается в разработке и комплексном исследовании образования и эволюции композиционных электропроводящих материалов, содержащих хромит лантана, с перколяционной структурой, создании на их основе градиентных трубчатых резистивных изделий с переменной проводимостью и постоянной площадью поперечного сечения по длине образующей поверхности, работоспособных в окислительных газовых средах до температуры 1800 ºС и превосходящих по техническим характеристикам отечественные и зарубежные аналоги.
Научная новизна. Применен системный анализ при проектировании резистивных материалов, содержащих хромит лантана, с добавлением диэлектрика, учитывающий взаимосвязь свойств резистивных материалов с физико-химическими свойствами слагающих резистивный материал фаз, а также с техническими параметрами резистивных изделий. Сформулированы принципы создания резистивных материалов с участием хромита лантана, характеризующиеся стабильным химическим и фазовым составом, стабильной поликристаллической структурой и пониженной склонностью материала к рекристаллизационным изменениям.
Осуществлен комбинаторный анализ стохастических фазомозаичных поликристаллических структур «фаза А – фаза А», «фаза А – фаза В», «фаза А – фаза В – фаза С», «фаза А – фаза В – фаза А», обосновывающий создание композиционных материалов с низкой эволюционной активностью в службе. Проведен критический анализ моделей электрической проводимости многофазных резистивных материалов, сочетающих в своем составе электропроводящую основу и модифицирующий резистивность диэлектрический компонент. Установлены высокотемпературные диэлектрические фазы, сосуществующие с хромитом лантана и совместно с ним придающие резистивному материалу совокупность физико-химических свойств.
Практическая значимость и реализация результатов работы. В ходе выполнения диссертационного исследования разработаны многокомпонентные резистивные материалы, содержащие хромит лантана, с добавлением диэлектрика для эксплуатации в окислительных газовых средах (патент РФ № 2104984). Кроме того, развиты положения по конструкции резистивных изделий из хромита лантана, которые реализованы в разработанном способе изготовления трубчатого тепловыделяющего элемента с переменной электропроводностью при постоянной площади поперечного сечения вдоль образующей поверхности (патент РФ №2123241). Разработаны многокомпонентные покрытия с участием алюмоиттриевого граната и алюминатов лантана для дополнительной защиты поверхности резистивных изделий из хромита лантана от испарения (патент РФ № 2191758).
Разработана технология резистивных материалов и изделий на основе хромита лантана, отличающаяся от известных аналогов возможностью регулирования градиентности состава и резистивности вдоль образующей поверхности изделия при выборе вида диэлектрика и изменении в материале соотношения «проводник – диэлектрик», а также наличием защитного покрытия поверхности резистивных изделий, предохраняющего материал изделия от испарения. Изготовлены трубчатые резистивные изделия из хромита лантана с добавлением диэлектриков, характеризующиеся переменным электрическим сопротивлением по длине образующей поверхности при постоянной площади поперечного сечения. Предложены методики оптимизации термонапряженного состояния резистивных изделий состава «проводник – диэлектрик», обеспечивающие необходимое снижение уровня термических напряжений в них.