Керметный материал

Керметный материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о685650 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 100277 (21) 2451870/29-33 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 1509.79. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 1509.79 (51)М. Кл.2

С 04 В 35/70

ГосударствениыА комитет

СССР по делам нзобретеннА н открытнА (53) УДК 888. 892 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.М. Чубаров, С.В. Калабухова, В.А, Туманов, В.A. Хазов и A.Ï. Забавнова (71) Заявитель (54) КЕРМЕТНЫИ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к высокотемпературным материалам, устойчивым к термическим ударам и предназначенным для изделий, работающих при температурах 1400 †15 С в сочетании с теплосменами.

Известны керамические материалы, армированные металлическими включениями и дискретными волокнами, выделяющимися при кристаллизации. Для повьыения ударной вязкости композиционного материала в кермете в качестве металлической составляющей используют хром. Методом высокочастРгной зонной плавки сплава:

45 вес.Ъ AE>O + 45 вес.Ъ Cr О +

+ 10 вес.Ъ Cr в вольфрамовом койтейнере при скорости кристаллизации

15 см/ч был получен материал, в котором керамическая матрица содержала дискретные волокна металлического хрома диаметром 1-3 мкм, длиной

15 мкм. Такой сплав имеет существенные недостатки, одним иэ которых является сравнительно низкая жаростойкость, обусловленная присутствием чистого хрома (скорость окисления при 120 0 С по привесу

0,15 г/м ч.), другим — невысокая ударная вязкость, вызванная сравнительной хрупкостью нелегированного хрома (ударная вязкость при 20 С хрома а = 0,01 кгм/см ) . .Устойчик вость к термоудару по режиму 1300

20 С у этого материала составляет

10 теплосмен (1), Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является материал на основе микролита, включающий окисную составляющую (корунд марки ЦМ вЂ” 332) и металлическую — в виде хрома (2).

Однако ввиду наличия чистого хрома материал не может длительно работать в окислительной атмосфере, а также имеет недостаточно высокие термостойкость, прочность.

Целью изобретения являешься повы2О шение термостойкости, прочности, ударной вязкости, стойкости к окислению керметного материала.

Поставленная цель достигается тем, что керметный материал включающий окисную составляющую на основе корунда и металлическую — на основе хрома, дополнительно содержит в окисной составляющей окислы L1HpKQния неодима и бора, а в металличес30 кой — лантан, ванадий и тантал.

685650

16,2-24,3

39 5-59 25

Корунд

Хром

Г!нуокись циркония 16-24

Окись неодима 3,6-5,4

Окись бора 4,2-6,3

Лантан 0,2-0,3

Ванадий 0,2-0,3

Тантал 0,1-0,15

Создание композиции осуществляют путем кристаллизации расплава окислов внутри каркаса иэ гранул хромового сплава. Содержание хромового сплава 40-60 вес,Ъ.

Материал готовят путем вакуумной пропитки каркаса иэ гранул хромового сплава, который был получен спеканием гранул диаметром 10-100 мкм.

Пропитку каркаса производят при температуре 1750 С в вакууме

10 мм рт.ст. Скорость кристаллизации составляет при этом 500 /ч.

Выбор керамической составляющей кермета помимо механических свойств определяется технологией получения данного материала, Температура плавления испопьзуемого нами хромового сплава 1820 С.

Чтобы сохранить каркас хромового сплава в нерасплавленном состоянии, необходимо было снизить температуру плавления керамической составляющей ниже температуры плавления хромового сплава, что было достигнуто введением легкоплавкой В ОЗ .в количестве до 6,3 вес.ь и снизило температуру плавления керамической сос0 5

1,16

BX-2К 0,2

0,5

0,65

Таблица 2

5 89 6 14 4 3 5 22 5 84

Термостойкость (число теплосмен по режиму

1300-20 С до появления трещин) 35 30 28

38,4 37,8 31,6 28,5 27,2

Плотность, г/см 5,65

Прочность при изгибе, кг/мм 39,2 тавляющей до 1700 С. Преимущество предлагаемой технологии перед технологией изготовления известного материала (2) состоит в том, что полученный материал имеет во всех случаях относительную плотность, равную 1, в то время как материал— прототип имел относительную плотность 0,99-0,95, причем увеличение содержания металлической составляющей приводило к увеличению пористости. Кроме того, в расплавленном состоянии наиболее полно происходят процессы образования эвтектических смесей.

Что касается выбора хромового сплава ВХ-2К вместо чистого хрома, то он объясняется тем, что окисляемость металлического хрома при повышенных температурах в значительной степени превышает окисляемость спла20 ва ВХ-2К.

Сравнительные данные приведены в табл.1.

Свойства полученных материалов и известного приведены в табл.2.

Как видно из таблицы предлагаемой материал имеет более высокую термостойкость (остаточная прочность после теплосмены), ударную вязкость.

Кроме того, как показано в табл.1, добавка к храму таких компонентов как ванадий, лантан, тантал существенно повышает стойкость к окислению кермета в целом.

Таблица 1

685650

Продолж ние табл 2

Остаточная прочность при изгибе после теплосмены

850 — вода,Ъ

94 5 93 6 92 0 80 3

Ударная вязкость при

20 С, кгм/см 0,12

0,16

0,15 0 18

Коэффициент термического расширения в интервале

20-1100 х10,град 7,5 с

7,8 8,2

6,7

Двуокись циркония

Окись неодима

Окись бора

Лантан

Ванадий

Тантал

l 6-2 4

3,6-5,4

4,2-6 3

0,2-0,3

0,2-0,3

0,1-0,15

Сост авит ель Г. Фоми на

Техред З,Фанта Коооект о В. Вутяг-.

Тираж 702 Подписное

Ц НИИПИ Государственного комитета тета СССР д тий по д делам изобретений и откры аб. д. 4 5

113035 Иосква Ж-35 Ра шская наб.

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. р

П оектная,4

Редактор T. Шубина

Заказ 5400/27

Формула изобретения

Керметный материал, включающий окисную составляющую на основе корунда и металлическую — на основе хрома, отличающийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости, термостойкости, прочности, стойкости к окислению, окисная составляющая дополнительно содержит окислы циркония, неодима и бора, а металлическая — лантан, ванадий и тантал при следующих соотношениях укаэанных компонентов, вес.%:

Корунд 16,2-24,3

Хром 39,5-59,25

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..7. Amer. Cer. Soc. 1974, Ч 57, Р 5 Р 232; 1973, V. 56, 9 8 р. 442.

2. Калитин П.IT Диссертация, BHHHTC M. 1970 г,