Шихта для изготовления металлокерамического материала

 

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА , содержащая окись алюминия, металл и нитевидные кристаллы муллита, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости, в качестве металла она содержит никель и дополнительно - окись магния и двуокись тита-на при следующем соотношении компонентов , мас.%: 2-10 Никель Нитевидные 7-16 кристаллы Окись магния 1-2 Двуокись титана 2-3 I Остальное Окись алюминия (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (2 1) 355 1 6 87/29-33 (22) 09. 02. 83 (46) 23. 04. 84. Бюл, М 15 (72) ll.Ì.Êàðïèíîc, В.И.Калиниченко, Е.П.Михашук, В.М.Грошева, l0.Е.Библенко и В.П.Нестеренко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт проблем материаловедения

AH УССР и Днепропетровский ордена

Трудового Красного Знамени государственный университет им.300-летия воссоединения Украины . с Россией (53) 666. 798. 2(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

No 348530, кл. С 04 B 35/10,1969.

2. Авторское свидетельство СССР

% 346281, кл. С 04 В 35/10,1970

3. Авторское свидетельство СССР

% 395342, кл. С 04 В 35/10, 1971.

3(51) С 04 B 35/10. С 04 В 35/80 (54)(57) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

МЕТАЛЛОКЕ РАМИ ЧЕ СКОГО МАТЕРИ АЛА, содержашая окись алюминия, металл и нитевидные кристаллы муллита, о тл и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения термостойкости, в качестве металла она содержит никель и дополнительно — окись магния и двуокись тита . на при следуюшем соотношении компонентов, мас.%:

Никель 2- 10

Нитевидные кристаллы 7- 16

Окись магния 1-2

Двуокись титана 2-3

Окись алюминия Остальное

1087491

15

Изобретение относится к металлокерамнческим материалам, которые могут найти применение как конструкционные материалы, а также как защитные экраны в высокотемпературных установках.

Известен ряд материалов на основе окиси алюминия, получаемых, как пра— вило, в графитовых пресс-формах из шихты, содержащей, помимо окиси алюминия, те или иные добавки. B качестве добавок используют некоторые окислы металлов, например окись магния (1), двуокись циркония (2). Добавки используют в виде порошка или нитевидных кристаллов. Эти материалы обладают высокой огнеупорностью, химической стойкостью к агрессивным жидким и газовым средам.

Недостатком материалов является их сравнительно невысокая термическая стойкость, что снижает воэможности применения этих материалов в высоко-,, температурных установках циклического действия и особенно, в условиях резких энакопеременных термических нагружений. 25

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является шихта для получения металлокерамического материала на основе окиси алюминия с добавкой молибдена аО (15-20%) и нитевидных кристаллов муллита (15-20%) (3j

Недостатком материала, полученного из известной шихты, является низкая тер- мос тойкос ть.

Иелью изобретения является повышение тер;мостойкости металлокерамического материала. о

Поставленная цель достигается ем, что шихта для получения металлокера- 40 мического материала, содержащая окись алюминия, металл, и нитевидные кристаллы муллита, содржит в качестве металла никель и дополнительно- окись магния и двуокись титана при следующем 45 соотношении компонентов, мас. /o .

Никель 2-10

Нитевидные крис-, таллы муллита 7-16

Окись магния 1-2 50

Двуокись титана 2-3

Окись алюминия Остальное

Никель в совокупности с остальными компонентами способствует повышению термостойкости. При введении его s5 в шихту менее 2% термостоякость изготовленного материала не увеличивается, а при введении никеля в количестве более 10 дальнейшее повышение термо стойкости не наблюдается.

Окись магния вводится в шихту для уменьшения роста зерен окиси алюминия.

При содержании окиси магния 1-2% на поверхности зерен А 2 О образуются микронные прослойки магнезиальной шпинели М(О.М20, блокирующие рост зерен окиси алюминия, а введение:окиси магния более 2 нецелесообразно.

Мелкозернистость окиси алюминия улучшает механические свойства материала.

Двуокись титана вводят в шихту для улучшения термостойкости. При содержании двуокиси титана в шихте менее

2% термостойкость материала снижается, при содержании Т 0 более 3% не происходит дальнейшего повышения термостойкости.

Шихту готовят смешиванием компонентов на сци"ртовой суспензии в фарфоровом барабане (без мелющих шаров) в течение 6-8 ч. Полученную шихту подвергак г горячему прессованию на гидравлическом прессе с индукционным нагревом в графитовой пресс-форме. Режим горячего прессования: температура 16501700 С, давление 200-250 кгс/см, 0 2 выдержка при максимальной температуре и давлении 20-25 мин, охлаждение- в пресс-форме.

Для сравнительных испытаний изготовляют ряд композиций .При испытаниях используют нитевидные кристаллы муллита, имеющие длину 150-180 мкм, диаметр до 3 мкм, поочность при растяжении

170 кгс/мм .

Состав композиций и результаты испытаний пфиведены в таблице.

Испытания на прочность проводят по известной методике (ГОСТ 9454-60).

Испытания на термостойкость проводят в электродуговой вакуумной установке, которая позволяет генерировать высокотемпературный газовый поток аргоновой плазмы и регулировать в требуемых пределах тепловые параметры газового потока. Плазменная струя истекает в камеру, из которой гаэ откачивается форвакуумным насосом. Рабочим газсм служит аргон. Исследование термостойкости композиционных материалов проводят при одном и том же режиме работы плазменной установки: напряжение - 40 В, ток разряда — 400 А, расход аргона -0,8 r, давление в камере — 10 мм рт.ст.

Извес т наяд)

Извес т ная(2) 20,0 80 1000

2,5

17,5

17,5 65 2900

6,8

П реалагаемая 2 0 1 0 2 0 7 0 88 3300

4,1

19,0

6,0 1,5 2,5 11,5 78,5 4200

10,0 2,0 3,0 16,0 69 5100

4,9

22,0

7,1

Составитель H.Ñîáîëåâà

Техред Т. Маточка

Корректор М. Шароши

Редактор Н. Егорова

Заказ 2574/20 Тираж 606 П одпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г,Уж город, ул.Проектная, 4

3 1087491 4

Методика проведения испытаний сле- подвергают принудительному охлаждению дующая, Исследуемые образцы размером струей холодного аргона в течение 557х7х10 мм помещают в теплоизоляцион- 60 с. ные стаканы из графита. Стаканы крепят Как показывает анализ данных, прина штырь водоохлаждаемой державки, 5 веденных в таблице, термостойкость мажестко укрепленной на координатнике с териала, полученного из предлагаемой дистанционным управлением. С помощью шихты, в 1,5-2,0 раза превышает термокоординатника образцы выставляются на стойкость известной, что позволяет исрасстояние 65 мм or среза сопла. Нагрев пользовать новый материал в качестве

О образцов до 2000 С происходит за 40- 0 конструкционного в установках, работаю45 с. По достижении указанной темпе- щих в жестком режиме ударных и знакоратуры установку отключают и образец переменных термических нагрузок.