Исследование кинетики измельчения глубокопрокалённого низкощелочного глинозема различными мелющими телами, используемого в производстве металлокерамических корпусов для интегральных схем

Список сокращений 3
Введение 4
Глава 1. Анализ состояния вопроса измельчения глубокопрокалённого низкощелочного глинозема различными мелющими телами, используемыми в производстве металлокерамических корпусов для интегральных схем. 7
1.1. Физические основы измельчения 7
1.2. Основные методы измельчения. Классификация машин для измельчения материалов 12
1.3. Тонкое измельчение керамических материалов. Выбор оборудования для измельчения 22
1.4. Измельчение керамического материала в шаровых мельницах 24
1.5. Теории процесса измельчения 28
1.6. Кинетика измельчения керамического материала. 34
1.7. Степень эффективности измельчения в зависимости от типа движения мелющих тел в шаровой мельнице. Оптимальная частота вращения 41
1.8. Влияние характеристик мелющих тел на эффективность помола 45
Заключение по теоретической части. 47
Глава 2. Получение тонкоизмельченного керамического материала в производстве металлокерамических корпусов 50
2.1. Изготовление алюмооксидной керамики на АО «ЗПП» 50
2.2. Описание установки получения тонкоизмельчённого керамического материала 51
2.3. Актуальные проблемы, связанные с измельчением керамического материала 53
2.4. Влияние процесса измельчения на свойства МКК для ИС 56
2.5. Влияние характеристик процесса измельчения 60
2.6. Методы определения удельной поверхности и гранулометрического состава 63
Глава 3. Экспериментальная часть 67
3.1. Подбор оптимальных износоустойчивых мелющих тел 67
3.1.1. Выбор размера, формы и плотности мелющих тел для измельчения керамического материала 67
3.1.2. Работы по поиску и использованию в производстве износоустойчивых мелющих тел 69
3.2. Лабораторное опробование износоустойчивых мелющих тел на истирание в 8-ми литровом барабане с использованием глубокопрокалённого низкощелочного глинозема 82
3.3. Расчёт оптимальных параметров шаровой мельницы для получения тонкоизмельчённого керамического материала в промышленных условиях 91
3.3.1. Расчёт оптимальных параметров шаровой мельницы ВМ-20 91
3.3.2. Расчёт оптимальных параметров шаровой мельницы ВМ-15 97
3.3.3. Расчёт оптимальных параметров шаровой мельницы ВМ-6 101
Заключение 107
Список литературы 109
Приложение А 113

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время роль керамики, обусловлена широким диапазоном ее свойств, таких как физические и химические. Керамика устойчива в условиях вакуума, не окисляется и стабильна в более высокотемпературной среде по сравнению с металлами. Как показывает практика модуль упругости керамических материалов на много выше, чем у металлов. Среди керамических материалов как с большими, так и малыми (даже отрицательными) показателями коэффициента термического расширения. Всем известно, что у керамики широкий спектр керамических материалов с разнообразными электрофизическими свойствами, среди которых есть диэлектрики, полупроводники, и проводники (сравнимые по проводимости с металлами), и присутствуют даже сверхпроводники. Поэтому вакуумноплотная керамика в настоящее время находит широкое применение во всех областях как по технической части, так и в жизни человека. [1].
Для решения основных задач по компоновке керамическими изделиями в различных приборах и аппаратуре, применяемых для решения многих проблемных вопросов в современной науке и технике. Не маловажной сферой применения керамического материала относиться к производству в промышленных масштабах металлокерамических корпусов далее (МКК) для интегральных схем далее (ИС), где используются в качестве основания для размещения кремниевого кристалла, с подводом к кремниевому кристаллу проводников из драгоценных металлов. Одним из важнейших этапов в производстве МКК – получение высокодисперсных химически чистых керамических масс, где особо важную роль играет операция измельчения [2].
Измельчение глинозема имеет большое значение для производства технической алюмооксидной керамики, т.к. именно процесс измельчения будет определять гранулометрический состав керамики и оказывать влияние на спекание керамики, а также влиять на свойства керамики. Эффективность измельчения показывает результативность процесса, достижение требуемых характеристик, в данном случае удельной поверхности. Кинетика измельчения глинозема позволяет установить, как протекает процесс измельчения во времени, провести необходимые корректировки по загрузкам материалов и выбрать оптимальное время измельчения с целью получения требуемых характеристик керамики.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Анализ состояния вопроса измельчения глубокопрокалённого низкощелочного глинозема различными мелющими телами, используемыми в производстве металлокерамических корпусов для интегральных схем.
1.1. Физические основы измельчения
Измельчение – это метод по увеличению степени активности порошков, гомогенности хим.состава и аккумуляции свободной поверхностной энергии, котора при дальнейшем спекании материалов выступит как одна из движущих сил данного процесса [2]. Сама же основа измельчения — это разрыв верхнего слоя материала, частицы которого взаимодействуют за счет поверхностной энергией, и в разъединении внутренних слоев частиц, которые связаны между собой объемными кристаллическими силами сцепления. Могу отметить, что при таких условиях образуются и аккумулируются микротрещины, тем самым уменьшая размеры частиц, кристаллическая решетка подвергается деформации; рост микро- искажений становиться больше и приближается к максимальной удельной поверхности Smax. В результате чего, возрастает свободная поверхностная энергия порошка. При процессе дробления крупных частиц (кусков) на несколько более мелких частей, данная энергия по сравнению с объемными силами ни чтожна; при увеличении дисперсности энергия сильно растет вверх.
Степень искажения кристаллической решетки можно представить, как ?a (рисунок. 1.1) и определить активность порошка, поэтому может быть представлена как критерий, характеризующий процесс измельчения. Такие искажения, имеют увеличенное значение по плотности расположения свободной энергии. Величина накапливаемой энергии микро- искажений при помоле (измельчении) можно приближенно оценить по формуле
W=3(?a/a)2E, (1.1)
где W — энергия микроискажений;
a — параметр решетки;
Е—модуль упругости Юнга.
Измельчение обеспечивает механическое воздействие на частицы, и как бы наклепывает измельчаемый материал, что повышает в частицах структурные несовершенства и увеличивает общий запас избыточной свободной энергии. Хотя с определенного времени при процессе измельчения (помоле) дисперсность может и не изменяться. Зато скорость измельчения е замедляется при приближении размера частиц к 1 мкм, а для частиц более меньших (коллоидных) процесс вообще может прекратиться.
При протекании процесса измельчения на микродефектах собираются напряжения; при достижении значений, соответствующих определенному пределу по прочности (разрыв, изгиб, скол и т.п.) вещества, начинают образовывать трещины, а частицы просто разрушаются, тем самым преодолевая силы химической связи по фронту разрушения.
Энергетическое условие развития трещины:
?G/?l??S/?l+(?W_k)/?l, (1.2)
где G – виды энергии, ответственные за образование трещины;
l – длина трещины;
S – свободная поверхностная энергия осколков, образующихся при распространении трещины;
W_k — кинетическая энергия образующихся осколков, которая со временем помола стремится к нулю.
Работа разрушения частицы самого порошка складывается из следующих составляющих:
A= A_упр+A_пласт+A_S+A_k, (1.3)
где A_упр, A_пласт– работа упругой и пластической деформации;
A_S– работа образования новой поверхности;
A_k – работа на придание разделяющимся частицам кинетической энергии.
Маленькая часть потраченной энергии при измельчении равна 10–15% всей работы при деформации, полезная энергия - идет на увеличение удельной поверхности твердого тела. Основная часть энергии в мелющем оборудовании тратиться понапрасну: на потери и на трение; изменение упругой и пластической деформации частиц; кинетической и потенциальной энергии материала.
Формулой (законом) измельчения принято называть зависимость между дисперсностью порошка и затратами энергии A=f(S) которая устанавливается экспериментально и справедлива только в области S?10 м2/г.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Матренин С.В., Слосман А.И.Техническая керамика: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004. – 75 с.;
2. Поляков, А.А.Технология керамических радиоэлектронных материалов. – М.: Радио и связь, 1989. – 200 с.;
3. Крупа А.А., Городов В.С. Химическая технология керамических материалов: учебное пособие – К.: Выщашк., 1990. – 399 с.;
4. Сиденко, П.М. Измельчение в химической промышленности: Изд-во 2-е, перераб. М., «Химия», 1977 г. – 388 с.;
5. Беляев, А.В. Оборудование для физико-механической обработки материалов: учебное пособие / А.В. Беляев, С.Х. Загидуллин, В.М. Беляев. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2011. – 82 с.;
6. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки.Конструкции, расчет, особенности эксплуатации. – М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.;
7. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Изд-во хим. лит-ры, 1968. –848 с.;
8. Борщёв, В.Я. Оборудование для измельчения материалов: дробилки и мельницы: учебное пособие. – Тамбов: Изд-во Тамбовского государственного технического университета, 2004. – 75 с.;
9. Бауман В. Л., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. – М.: Машиностроение, 1981. – 324 с.;
10. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи: Учебное пособие для студентов втузов / И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский и др.; Под общ.ред. В.Н. Соколова. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – 384 с.;

Весь текст будет доступен после покупки