Астрономическое и космическое оборудование
Специальная технология керамики — для компонентов спутников, космических наблюдений и астрономии.
Материалы для космоса и астрономии
Кордиерит (CO720)
Кордиерит — материал с чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения, разработанный более двух десятилетий назад. С тех пор мы постоянно улучшаем его характеристики.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
- Минимальные температурные деформации вследствие уникального состава материала с чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения.
- Снижение веса прибл. на 70 % по сравнению со стеклом с низким тепловым расширением (CTE)* с конструкцией с тонкой ребристой структурой, обладающей высокой жесткостью.
- Малое время обработки даже в сложных проектах благодаря хорошей обрабатываемости.
Выполненные из керамики структурные детали в спутнике
* на основе исследований Kyocera
ГРАФИК ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ «КОРДИЕРИТco720P
ГРАФИК ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ «КОРДИЕРИТco720P
СРАВНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА СО ТЕКЛОМ С НИЗКИМ СТЕ
| Стекло с низким СТЕ | ||
|---|---|---|
| Плотность [g/cm3] | 2,53 | 2,55 |
| CTE** [ppm/K] | 0,02 | 0,02 |
| Модуль упругости [GPa] | 90 | 145 |
| Удельная жесткость | 36 | 57 |
Значения — типовые свойства материала, которые могут изменяться в зависимости от конфигурации продукта и производственного процесса.
** См. выше график температурной зависимости.
КАРТА СМЕЩЕНИЯ***
ПОДДЕРЖИВАЕМОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ПО ТРЕМ ТОЧКАМИ***
Условия сравнения:
- Размер изделия: Ф1020 x 120mm (ребристая структура)
- Опорные точки: Внешние три точки
- Нагрузка: собственный вес
*** на основе исследований Kyocera
Реакционноспеченный карбид кремния (SiSiC)
Патентованная технология соединения и изготовления в сочетании с нашими превосходными материалами StarCeram® обеспечивает прецизионные компоненты с уникальными конструктивными свойствами.
- Возможны скрытые внутренние полости (например, каналы охлаждения)
- Возможно получение сложных и мелких структур размерами менее 1 мм
- Монолитные крупные детали размером 950 x 950 x 650 мм и более благодаря применению патентованных технологий соединения
- Высокая прочность, чрезвычайная твердость и надежность компонентов при минимальном весе
- Соединение областей с идентичными свойствами материала, такими как модуль упругости и прочность
ХАРАКТЕРИСТИКИ
- Закрытая пористость обеспечивает водо- и газонепроницаемость.
- Улучшенные уровни загрязнения благодаря использованию составляющих полупроводниковой чистоты.
- Чрезвычайно однородный материал благодаря крупным деталям
| StarCeram® Si SiSiC | |
|---|---|
| SiC | > 85 % масс. |
| Si | баланс |
| Cu | < 3 мд |
Карбид кремния (SiC)
- Превосходная устойчивость к химическому воздействию как простых, так и кислотных материалов, что обеспечивает применение в агрессивных средах.
- Крупные детали с превосходной термоустойчивостью соответствуют взыскательным требованиям аэрокосмической промышленности.
Устойчивость к химическому воздействию
Характеристики материала
| StarCeram® S SSiC | StarCeram® Si SiSiC | |
|---|---|---|
| Плотность [г/см³] | 3,13 | 3,05 |
| Предел прочности RT [МПа] | 373 | 300 |
| Модуль Юнга RT [ГПа] | 395 | 380 |
| Теплопроводность RT [Вт/мК] | 125 | 200 |
| Коэффициент термического расширения (RT -1.000C°) [x10-6K-1] | 4,5 | 4,0 |
| Сопротивление RT [Ом] | 104 | 10-2 |
| Коэффициент теплового расширения R1 [K] | 180 | 190 |
| Макс. рабочая температура [°C] | 1.600 | 1.350 |
Оксид алюминия (Al2O3) и цирконий (ZrO2)
Оксидная керамика Kyocera обеспечивают эксплуатационную безопасность, надежность и длительный срок службы благодаря следующим физическим характеристикам:
- механическая прочность
- высокая устойчивость к химическим воздействиям
- хорошая стойкость к термическому удару при высоких и низких температурах
- хорошая термопроводимость
- отличное электрическое сопротивление
- малые диэлектрические потери на высокой частоте
Спаи оксидной керамики и металла усиливают превосходные свойства керамики и металла. Керамика обеспечивает электрическую изоляцию; металлические компоненты обладают свариваемостью. Эта удачная комбинация применяется в многочисленных вакуумных, высоковольтных и рассчитанных на высокое давление применениях.
| Оксид алюминия F99.7 α-Al2O3 | Цирконий FZM ZrO2 MgO | |
|---|---|---|
| Чистота [масс.-%] | > 99,7 | > 99,7 |
| Кажущаяся плотность [г/см³] | ≥ 3,90 | ≥ 5,70 |
| Предел прочности при изгибе [Н/мм² (МПа)] | 350 | 500 |
| Макс. рабочая температура [°C] | 1.950 | 900 |
Космические и астрономические применения
Прокладка объектива камеры
Subaru Telescope представляет собой передовой оптический инфракрасный телескоп 8,2 м (320 дюймов), эксплуатируемый Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ) в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайских островах. В 2012 г., когда NAOJ установила новую сверхширокоугольную фотокамеру «Hyper Suprime-Cam (HSC)» на телескопе SUBARU Telescope, к адаптивной оптике предъявлялось два конструктивных требования. Во-первых, требовалась большая диафрагма объектива; во-вторых, нужно было сделать объектив легче.
Для выполнения этих двух требования к объективу был выбран кордиерит как наиболее подходящий материал. Благодаря превосходным характеристикам кордиерита удалось получить легкую конструкцию с достаточной прочностью и жесткостью, обеспечивающую поддержку конструкции объектива и минимальную деформацию вследствие флуктуаций температуры.
Видео (на английском)
Fine Ceramics технология, поддерживает космические наблюдения за 13 миллиардов световых лет
Оптическая система с зеркалами
Мы разработали дифракционно-ограниченные внеосевые рефлективные оптические системы (зеркала, держатели зеркал и оптические скамьи), изготовленные целиком из кордиерита с использованием высокоточной технологии сборки Kyocera.
Кордиерит был использован благодаря его превосходному «атермическому свойству»: оптические характеристики не ухудшаются при различных температурах вследствие его моноклинной природы. Нам удалось обработать эту керамику, имеющую чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения, и получить кордиеритовые зеркала с металлическим покрытием (Au), как показано на иллюстрации. Кроме того, могут быть изготовлены более крупные кордиеритовые зеркала диаметром более 1 м с легкой конструкцией и требуемой чистотой поверхности.
Предполагается, что в ближайшие годы такие структуры будут устанавливаться в больших телескопах (30 метров) и космических телескопах.
Оптическая скамья с различных сторон
Корпус камеры, изготовленный из F99.7, для аэрокосмической промышленности
Фирменная 5-осевая обработка на станке с ЧПУ типа CNC, сопровождаемая ультразвуковой обработкой, позволяет изготовить сложные компоненты, такие как корпус камеры. На применения такого типа влияет проницаемость керамики для электромагнитной радиации: электромагнитные волны датчика внутри корпуса проходят наружу, а лучи радара извне отражаются очень мало, затрудняя обнаружение летательного аппарата.
Изоляторы для ионного электростатического микроракетного двигателя
Высокие показатели электрической изоляции и термической прочности глинозема F99.7 позволяют применять его в компонентах ионных электростатических микроракетных двигателей. Отличные рабочие показатели в сверхвысоком вакууме гарантируются малыми десорбцией и утечками. При необходимости мы сочетаем керамику с металлами.
Специализированные детали
Благодаря низкому весу и высокой устойчивости к коррозии в сочетании с высокой механической прочностью наши керамические материалы идеально подходят для космических применений. Мы предлагаем превосходные специальные решения. Наш многолетний опыт производства специализированных и стандартных компонентов гарантирует великолепные решения для разнообразных задач.
