Шихта для получения металлокерамического материала
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, содержащая оксид алюминия, хром и оксид хрома, отличающая ся тем, что, с цепью повышения прочности и термостойкости , она дополнительно содержит игольчатые монокристаллы диоксида циркония при следующем соотношении компонентов, мае. %: 20-30 Хром 2-3 Оксид хрома Игольчатые монокристаллы диоксида 7-15 циркония Оксид алюмиОстальное ния Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
tOINW
РЕСПУБЛИК ае (и) (д) С 04 В 35/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ монокристаллы диоксида циркония
Оксид алюминия
7-15
Ос тальное (21) 3551215/29-33 (22) 09.02.83 (46) 23.09.84. Бюл. В 35 (72) В.И.Калиниченко, Д.М.Карпинос и Е.П.Михащук (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией и Ордена
Трудового Красного Знамени институт проблем материаловедения АН Украинской ССР (53) 666.798.2(088.8) (56) 1. Скидан Б.С. "Огнеупорь ", l969, У 8, с. 41-45.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 487863, кл. С 04 В 35/10, 1973.
3. Авторское свидетельство СССР
У 487046, кл. С 04 В 35/10, 1973.
4. Патент ФРГ - 963766, кл. 80 () 8/03, 1957 (прототип).
5. Авторское свидетельство СССР
Ф 3936 12, кл. G 01 G 25/02, 1970. (54) (57) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАПЛОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, содеРжащаЯ оксид алюминия хром и оксид хрома, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости, она дополнительно содержит игольчатые монокристаллы диоксида циркония при следующем соотношении компонентов, мас. Х:
Хром 20-30
Оксид хрома 2-3
Игольчатые
60 2 ты по традиционной технологии, значительно вьппе, чем эти же показатели материалов, описанных выше, однако также недостаточно высоки.
Наиболее блиэк.й х предлагаемой является шихта для получения металлокерамического <атериала, содержащая оксид алюминия, менее 50 хрома и менее 57 оксида хрома f45 .
0 К недостаткам материала следует отнести относительно невысокие значения прочности и термостойкости.
Цель изобретения — повьппение термостойкости и прочности.
Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения металлокерамического материала, содержащая оксид алюминия, хром и оксид хрома, дополнительно содержит игольчатые монокристаллы диоксида циркония при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Хром 20-30 .
Оксид хрома 3-3
Игольчатые монокристаллы диоксида циркония 7-15
Оксид алюминия Остальное
Оксид хрома вводят как легирующую добавку, выозволяющую улучшить сцепление между компонентами шнхты (образует .твердый раствор С,О, с Af О,), что приводит к увеличению плотности и ударной прочности материала.
Ионокристаллы диоксида циркония вводят как армирующую добавку, способную сохранять высокую прочность при высоких температурах и повышающую термостойкость и прочность.
При содержании хрома в шихте менее
20 мас. % термостойкость материала снижается, при содержании его более 30 мас. Х не происходит дальнейшего повышения термостойкости.
1 11146
Изобретение относится к металлокерамическому материалу, который может найти применение как конструкционный материал, а также в качестве защитного экрана в высокотемпературных установках в химическом машиностроении.
Современная техника требует создания конструкционных материалов, способных заменить дефицитные металлы 1 и их сплавы в экстремальных условиях работы при высоких температурах, динамических и эрозионных нагрузках, при наличии коррозионных сред и абразивного износа. Однородные материалы 1S с высокой температурой плавления (тугоплавкие металлы, керамика, графит) обладают низкой пластичностью,. малым сопротивлением тепловым ударам или низким сопротивлением окислению, 20 а также малой прочностью. Ни один из известных однородных материалов уже не может удовлетворить жестким требованиям, предъявляемым к материалам новой техники. Наиболее перспективны- 25 ми в этом плане являются материалы на основе огнеупорной керамики и металлов.
Известен ряд материалов, получаемых из шихты, содержащей, помимо оки-30 си алюминия, те или иные добавки, в качестве которых используют нехоторые металлы.
Известен материал, полученный по традиционной керамической технологии З5 из шихты, содержащей окись алюминия (50 вес.7) и хром (50 вес. ) $1J .
Однако материал, полученный из этой шихты, имеет низкую сопротивляемость как механическим, так и тепло- 40 вым ударным нагрузкам.
Известен материал, полученный также по традиционной технологии из шихты, содержащей окись алюминия (81.91 вес.%), монокристаллы окиси хро- 45 ма (5-15 вес.7) и порошок металлического алюминия (2-6 вес. ) (2) .
Однако показатели данного материала (термостойкость и ударную прочность) нельзя признать удовлетворител ьными .
При введении в шихту окиси хрома менее 2 мас. ударная прочность материала не увеличивается, а при введении ее в количестве более 3 мас.7 дальнейшего повышения ударной прочности не наблюдаешься.
Известна также шихта для получения материала, содержащая, вес. : окись . алюминия 76-87, игольчатые монокристаллы двуокиси циркония 10-20 и алю- 55 миний 2-6 )3j .
Термостойкость и ударная прочность материала, получениогo H eHHOA mHx
При содержании монокристаллов диоксида циркония в шихте менее
7 мас. 7, термостойкость и ударная прочность материала снижается, а при содержании их в шихте более 15 мас.7 дальнейшегО. увеличения термостойкосРезультаты испытаний
Термостойкость, ко личество циклов 130820 С (вода) 2 3
Ударная прочность, кг ° cM/см
С!. О
Прочность при изгибе,кгс/см
Игольчатые монокристаллы
6,2
4300
20
7,9
5900
61,5
2,5
25 !
ЗО
4900
6,5
55
3,О
15 2950
3,0
40
2930
50
49,20 0,8
2956
4,0 66
ВНИИПИ Заказ 6697/16 Тираж 605 Подписное
Филиал ППП "Патент" ° г. Ужгород,ул.Проектная, 4 з 111466 ти и ударной прочности материала не наблюдается.
Шихту готовят смешиванием компонентов на спиртовой суспензии в фарфоровом барабане (без мелющих шаров). в течение 6-8 ч. Полученную шихту подвергают горячему прессованию на гидравлическом прессе с индукционным нагревом в графитовой пресс-форме.
Режим горячего прессования: темпера- 10 тура 1600-f700 С, давление 200—
250 кгс/см, выдержка при максимальной температуре и давлении 20-30.мин, охлаждение в пресс-форме.
Для сравнительных испытаний готовят ряд композиций. При испытаниях используют игольчатые монокристаллы диоксида циркония, полученные по известной технологии )5): диаметр 370 мкм, длина 70-800 мкм, растяжение
300 0 кгс/мм ° Порошки A f2 0 С
Cl О,, А имеют размер частиц не более 16 мкм.
Испытания на прочность проводят по известной методике (ГОСТ 9454-60).2
Испытания на термостойкость проводят в шахтной печи.
Методика проведения следующая.
Исследуемые образцы диаметром 60 мм и высотой 10 мм помещают в шахтную
Содержание компонентов, мас. I
О 4 печь с опускающимся подом и нагревают до 1300Е С. Flo достижении указанной температуры происходит выдержка для выравнивания температуры по образцу (по объему), затем проводят рез.кое охлаждение образцов в проточной.
Ф воде. Цикл - до полного разрушения образцов.
Состав композиции и результаты испытаний приведены в таблице.
Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что термостойкость и прочность материала, полученного из предлагаемой шихты, увеличиваются ио сравнению " такими же показателями материала из известной шихты.
По сравнению с базовым объектом (материал, содержащий 50 вес.7, окиси алюминия и 50 вес.Х хрома (1) ) термостойкость предлагаемого материала увеличивается в 2,5 раза, а ударная прочность в 5 раз.
Полученные сравнительные данные позволяют использовать предлагаемый материал в качестве конструкционного в установках, работающих в жестком режиме ударных и энакопеременных термических нагрузок.