Керамический материал

Керамический материал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»962262 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлена13.03. 81 (21) 3261087/29-33 сприсоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 30098 . Бюллетень ¹ 36

151) М. Кп.з

С 04 В 35/14

С 04 В 35/80

Государственный комитет

С.СС P но делам изобретений н открытий

153) УДК 666 ° 767 (088. 8) Дата опубликования описания 30 .09 . 82

И.Ф.Миронюк, A А.Чуйко, М.И.Хома, П.С.Кислый, Н.В.Хабер,.и Б.К.Остафийчук (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени институт физической химии им. Л.В.Писаржевского (71) Заявитель (54) КЕРАМИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к конструкционной керамике на основе двуокиси кремния, которая может применяться в качестве термостойкого и механически прочного материала в химическом машиностроении, приборостроении и авиации.

Известен керамический материал на 10 основе двуокиси кремния (1 ).

Недостатком этой керамики является низкая механическая прочность.

Известен керамический материал, содержащий 60-80% двуокиси кремния и

20-40% нитевидных монокристаллов муллита (21.

Недостатком данного материала является низкая механическая прочность

Pjpg12 KI./мм -) и термостойкость (ъ25 воздушных теплосмен 1000-20 С), свяо занная с кристаллизацией кремнеземной составляющей, так, как в процессе спекания керамики монокристаллы муллита способствуют превращению

- аморфной двуокиси кремния в кристобалит.

Наиболее близким к предлагаемому является керамический материал, соде1вжащий 65-85% двуокиси кремния в виде кварцевого стекла и 15-25% армирующей добавки — волокон металлического молибдена, используемых в виде вязаных сеток 3 j.

Недостатками известного материала являются большой объемный вес и относительно невысокая механическая прочность (Оикг 14-18 кг/мм ). Кроме того, .применение армирующих молибденовых волокон не позволяет получать легковесную керамику, а также исключить кристаллизацию двуокиси кремния, снижающую механическую прочность и термостойкость.

Цель изобретения — уменьшение объемного веса керамики и повышение ее механической прочности.

Поставленная цель достигается тем, что керамический материал, содержащий двуокись кремния и волокна армирующего компонента, содержит в качестве последнего нитевидные кристаллы двуокиси титана, предварительно восстановленной по поверхности до низшего соединения титана с кислородом, при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Двуокись кремния 40-80

Нитевидные кристаллы двуокиси титана 20-60

962262

Керамический материал получают следующий образом.

Тонкоиэмельченную природную или синтетическую аморфную двуокись кремния с удельной поверхностью, например 2-300 кг/г, (БЭТ) смешивают в указаннм весовом соотношении с предварительно восстановленными по поверхности до низшего соединения, нитевидными монокристаллами двуокиси титана. Диаметр монокристаллов (0,5-8) ° 10 мм, длина 4-13 мм.

Восстановление TiOg. осуществляют, преимущественно, до трехвалентного соединения титана с кислородом,где дефицит кислорода в восстановленном продукте составляет 2-6 вес.% по отношению к стехиометрическому содержанию.

Процесс восставноления ведут отжигом двуокиси титана в токе водорода при 900-1200 С. Расход водорода составляет 6-8 л/ч на 1 г TiO2 Смешивание компонентов осуществляют в керамическом барабане 3-5 ч. Лолученную смесь формуют под давлением

500-2000 кг/см, заготовки спекают в инертной атмосфере при 1250-1380 С в течение 0,5-2 ч.

Предлагаемый материал может быть получен горячим прессованием в rpaТаблица 1

Свойства материала

Двуокись кремния

80, ните видные окислы титана

Двуокись кремния

40, нитевидные окислы титана

Двуокись кремния

65,нитевидные окислы титана

24

16

Нулевая Нулевая Нулевая

Пористость, Ъ

Термостойкость, количество воздушных теплосмен 1000-20 С

35

Прочность при изгибе, кг/мм фитовых пресс-формах с индукционным нагревом по следующему режиму:

Температура, С

1200-1350

Давление, кг/см 100-200

Выдержка, мин. 10-20

Восстановленные до трехвалентного состояния атомы титана являются активными по отношению к кислороду, поэтому в процессе спекания происходит реакционное взаимодействие низшего

10 окисла с кремнеземом.

Рентгенофаэовый анализ спеченных материалов указывает на аморфное состояние двуокиси кремния, а также на образование промежуточных соединений

15 титана с кислородом.

Восстановление двуокиси титана до низшего соединения при дефиците кислорода меньше 2 вес.% нежелательно, так как при снижении происходит полное замещение ненасыщенных атомов титана кислородом (образование Т10 ), что способствует кристаллизации SiOz .

Восстановление Т10,2 до низшего соединения с дефицитом кислорода больше

6 вес.В не приводит к повышению прочностных характеристик керамического материала.

В табл,. 1 и ? приведены свойства керамического материала в зависимости от состава.

Сйстав композиции, вес.Ъ

962262

Т а б л и ц а 2

Прочность Пориспри изги- тость, бе,кг/мм %

Состав композиции, вес.%

Плотность, г/см

Термостойкость количество теплосмен

1000- 20 С

Двуокись кремния

65, молибден 35 (известный) 35

5,29

18,0

1,45

Двуокись кремния

65, нитевидные окислы титана 35

2,7

22,0

Нулевая

Формула изобретения

Составитель Н. Соболева

Техред A.Áàáèíåö Корректор Н. Буряк

Редактор Ю. Ковач

Заказ 7420/35 Тираж 641 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый материал имеет суще- 20 ственные преимущества по сравнению с известным.

Таким образом, применение арми.рующей добавки в ниде восстановленной до низше1 о соединения нитевидной 25 двуокиси титата исключает кристаллизацию кремнеземной составляющей в процессе спекания материала и позволяет получать легковесную керамику с повышенными прочностными и тепло- 30 физическими свойствами, котора-. может найти применение в качестве коррозионно-стойкого материала для футеровки реакторов, запорной арматуры в химическом машиностроении, теплоот- 3g ражателей в авиации, а также в других областях новой техники.

Керамический материал, содержащий

40 двуокись кремния и волокна армирующего компонента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения объемного веса и повышения механической прочности, в качестве армирующего компонента он содержит нитевидные кристаллы двуокиси титана, пред1варительно восстановпенной по поверх:ности до низшего соединения титана с кислородом, при следующем соотношении

1 .компонентов, мас.3:

Двуокись кремния 40-80, Нитевидные кристаллы двуокиси титана 20-60

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пивинский IO.Е., Ромашин А.Г.

Кварцевая керамика. М., "Металлургия", 1974, с. 198-204.

2. Авторское свидетельство СССР

9 381647, кл. С 04 В 35/14, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

9 623843, кл. С 04 В 35/14, 1976.