ISOTROPIC NEGATIVE THERMAL EXPANSION CERAMICS AND PROCESS FOR MAKING

• Main Authors: KOWACH, GLEN, ROBERT, LEMAIRE, PAUL, JOSEPH, FLEMING, DEBRA, ANNE, JOHNSON, DAVID, WILFRIED
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 21.03.2002
• Edition: 7
• Subjects: ARTIFICIAL STONE; CEMENTS; CERAMICS; CHEMISTRY; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDINGMATERIALS; CONCRETE; LIME, MAGNESIA; METALLURGY; OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS; OPTICS; PHYSICS; REFRACTORIES; SLAG; TREATMENT OF NATURAL STONE

Ceramic monoliths are described which exhibit tunable coefficients of thermal expansion from about -5 to -11 x10<-6> DEG C<-1> near ambient temperatures. These two-phase ceramics, which are fabricated, for example, by reactive sintering of WO3 and ZrO2, consists of a matrix of ZrW2O8 with inclusions of ZrO2 having diameters less than 10 mu m. Additives may increase the density of the monoliths to greater than 98% of the calculated density. Green body densities, pre-sintered particle size distribution, sintering atmosphere, microstructure, and mechanical properties are discussed. These ceramics may be used as substrates for thermally compensating fiber Bragg gratings. La présente invention concerne des monolithes qui présentent des coefficients réglables de dilatation thermique compris entre environ -5 à -11 x10<-6> DEG C<-1> autour de la température ambiante. Ces céramiques à deux phases, qui sont fabriquées, par exemple par frittage réactif de WO3 et de ZrO2, sont constituées d'une matrice de ZrW2O8 avec des adjonctions de ZrO2 dont les diamètres sont inférieurs à 10 mu m. Des additifs peuvent accroître la densité de ces monolithes de plus de 98 % de la densité calculée. Les densités d'ébauche crue, la répartition des tailles des particules préfrittées, la pression de frittage, la microstructure et les propriétés mécaniques sont examinées. On peut utiliser ces céramiques comme substrats de façon à compenser thermiquement les réseaux de Bragg à fibres.