Способ получения керамического материала

 

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в производстве высокопрочного материала для бронезащитной конструкции. Предложен способ изготовления керамического материала на основе оксида алюминия, включающий предварительную термическую обработку талька и последующее его смешивание с оксидом алюминия и добавкой оксида титана, совместный мокрый помол компонентов шихты с последующими сушкой и прокаливанием, прессованием и спеканием, отличающийся тем, что перед смешиванием компонентов шихты проводят их раздельное диспергирование до величины удельной поверхности не более 10000 см2/г с последующими их просевом и отмагничиванием, а после сушки шихты проводят ее дополнительный просев. Техническим результатом изобретения является получение керамического материала с высокой кажущейся плотностью и механической прочностью для бронезащитных конструкций. 5 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области военной техники и может быть испльзовано в производстве высокопрочного материала для бронезащитной конструкции.

Известен способ упрочнения керамики, согласно которому на поверхность керамического материала наносят пленку металла и подвергают термообработке (см. заявка ЕПВ N 0152951, опубл.28.08.85, МКИ C 04 B 41/88).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и недостаточная механическая прочность получаемого материала.

Известен технологический процессе изготовления корундового керамического материала, включающий предварительный обжиг технического глинозема, помол глинозема и электроплавленного корунда, литье из водных суспензий, спекание и обжиг корунда (см. книгу В.Л.Балкевич "Техническая керамика", Издательство литературы по строительству, M., 1968, стр. 89).

Корундовый керамический материал, полученный по известному способу, зачастую не обеспечивает нужных прочностных характеристик, необходимых, в частности, для изготовления бронезащитных конструкций.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения корундового керамического материала с пониженной температурой спекания (см. статью В.Б. Ложникова и др. "Корундовый керамический материал с пониженной температурой спекания", в журнале "Стекло и керамика", Москва, Стройиздат, N 8 за август 1992 г., стр. 21-22).

Согласно этому способу оксид алюминия в виде технического глинозема смешивали в шаровой мельнице с борной кислотой с последующей термообработкой, одновременно проводили термообработку талька. Термообработанные оксид алюминия и тальк подвергали совместному помолу с модифицирующими добавками мокрым способом в шаровой мельнице, затем сушили, готовили термопластичный шликер, спекали в электрической щелевой печи.

По данному способу получали керамический материала с использованием оксида алюминия в виде термообработанного технического глинозема марки ГОО, вследствие чего прочностные характеристики конечного продукта были невысокие. Продолжительность помола довольно велика, более 50 ч. Совместный помол оксида алюминия и модифицирующих добавок не позволяет получить материал с оптимальными физическими характеристиками. Совокупность указанных недостатков существенным образом влияла на качество получаемого керамического материала и не обеспечивала получение равномерной и равноплотной с высокими прочностными характеристиками заготовки.

Предлагаемый способ направлен на получение керамического материала с высокой кажущейся плотностью и механической прочностью, что позволяет использовать его, в частности, при изготовлении бронезащитных конструкций.

Поставленная цель достигается способом получения керамического материала на основе оксида алюминия, включающем предварительную термическую обработку талька и последующее его смешивание с оксидом алюминия и добавкой оксида титана, совместный мокрый помол компонентов шихты с последующей сушкой и прокаливанием, прессованием и спеканием, при этом перед смешиванием компонентов шихты проводят их раздельное диспергирование до величины удельной поверхности не более 10000 см2/г с последующим их просевом и отмагничиванием, т.е. магнитной сепарацией, а после сушки шихты проводят ее дополнительный просев.

Термообработку талька проводят при температуре 1170oC 10oC.

Диспергирование талька производят в течение 1,5 ч.

Смешивание компонентов и совместный помол мокрым способом производят в течение 3 ч.

Прокаливание шихты производят при температуре 900oC 30oC.

В качестве мелющих тел используют цилиндры из керамического материала с содержанием оксида алюминия не менее 73% высотой (13 1) мм, диаметром (12 1) мм.

По предлагаемому способу керамический материал получали следующим образом.

Исходными компонентами являлись: а) оксид алюминия в виде технического глинозема ГОСТ 6912.1-93 марки ГК, с содержанием -формы не менее 85%; б) тальк кусковой Онотского месторождения, ТУ21-25-207-86, в составе которого оксид магния (II), оксид кремния (IV) и примеси оксида кальция (II), оксида железа (III), оксидов натрия и калия; в) оксид титана (IV), ТУ6-10-727-87.

В начале производили подготовку компонентов.

Для получения керамического материала использовали оксид алюминия в виде технического глинозема марки ГК, так как он по своим физико-химическим характеристикам более стабилен, в нем выше содержание -формы, меньше засоряющих примесей, в частности щелочных, которые отрицательно влияют на механическую прочность, он позволяет исключить предварительную термообработку.

Тальк измельчали на щековой дробилке, сортировали вручную, отбирая железистые включения, подвергали термообработке в газовой печи при (117 10)oC и диспергировали. Оксид алюминия также диспергировали отдельно от талька в течение 4 часов. Оксид титана, как и другие компоненты, также диспергировали до Sуд 10000 см2/г.

После этого производили смешивание всех исходных компонентов и совместный помол мокрым способом в шаровой мельнице типа МШ-60 в течение 3 ч. После помола сушили, промывали на сетке 0355, производили отмагничивание и прокаливали при температуре 900oC, затем опять просеивали и готовили пресспорошки, а затем оформляли заготовки двухсторонним прессованием на гидравлических прессах и подвергали их спеканию в газовых печах при (1430 10)oC.

По сравнению с прототипом по предлагаемому способу диспергирование исходных компонентов ведут раздельно и до Sуд. 10000 см2/г. Это позволяет более равномерно распределять между собой частицы компонентов и тем самым создать благоприятные условия для эффективного спекания и получения мелкозернистой структуры, которая обуславливает высокую механическую прочность получаемого керамического материала. Кроме того, предварительное диспергирование позволяет сократить время помола мокрым способом.

В отличие от прототипа тальк подвергали предварительному обжигу при (117 10)oC в течение 2 ч (при максимальной температуре). Это значительно ниже температуры термообработки у прототипа. Понижение температуры обжига вызывает изменения в структурном строении компонентов талька по сравнению с прототипом, а именно повышает реакционную способность, увеличивает взаимное проникновение частиц вещества друг в друга и в конечном итоге приводит к более благоприятным условиям создания мелкокристаллической структуры. Использование при просеивании сетки 0355 также позволяло равномерно распределить и повысить реакционную способность компонентов.

Совокупность указанных операций в конечном итоге привела к получению технического результата - керамического материала с высокой механической прочностью и кажущейся плотностью.

Пример конкретного исполнения.

Изготовлялись заготовки из керамического материала, включающего, кг: Оксид алюминия в виде технического глинозема марки ГК - 18,8 Тальк онотский - 0,7 Оксид титана - 0,5 В качестве мелющих тел использовали цилиндры из керамического материала с содержанием оксида алюминия не менее 73% высотой (13 1) мм; диаметром (12 1) мм.

Для мокрого смешения и совместного помола использовали дистиллированную воду.

Соотношение материала: мелющие тела: вода = 1:3 - 4,5:1 Тальк дробили, обжигали при To = 1170oC 20oC.

Все компоненты диспергировали до Sуд. 10000 см2/г. Приготовление материала (смешивание компонентов и совместный помол мокрым способом) производили в мельнице МШ-60 в течение 3 ч. Далее производили сушку, просеивали через сито 0355, производили отмагничивание, шихту прокаливали при (900 30)oC, вновь просеивали через сетку 0355, готовили пресспорошок, оформляли заготовки на гидравлическом прессе двусторонним прессованием, путем засыпки пресспорошка в металлическую форму, сжатия и придания ему формы и необходимой прочности под давлением, спекали заготовки в газовой печи с выдержкой при максимальной температуре 1430oC 10oC в течение 2 - 2,5 ч.

Технические характеристики полученного материала показаны в таблице.

Как видно из таблицы, кажущаяся плотность и твердость предлагаемого керамического материала выше, чем у прототипа.

Керамический материал, полученный по предлагаемому способу, обладает высокой механической прочностью, что позволило использовать его для изготовления элементов для бронезащитных конструкций, в частности бронежилетов.

Результаты испытаний броневых блоков, полученных по предлагаемому способу, положительны, обеспечивают защиту от пуль Б-32 и ЛПС ОБ/ССТ патрона 7,62 54Р для винтовки СВД. Живучесть броневых пластин 6-8 выстрелов.

Формула изобретения

1. Способ изготовления керамического материала на основе оксида алюминия, включающий предварительную термическую обработку талька и последующее его смешивание с оксидом алюминия и добавкой оксида титана, совместный мокрый помол компонентов шихты с последующими сушкой и прокаливанием, прессованием и спеканием, отличающийся тем, что перед смешиванием компонентов шихты проводят их раздельное диспергирование до величины удельной поверхности не более 10000 см2/г с последующими их просевом и отмагничиванием, а после сушки шихты проводят ее дополнительный просев.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку талька проводят при (1170 10)oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергирование талька производят в течение 1,5 ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешивание компонентов и совместный помол мокрым способом производят в течение 3 ч.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прокаливание шихты производят при (900 30)oC.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве мелющих тел используют цилиндры из высокоглиноземистого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.03.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2003

Извещение опубликовано: 20.05.2003        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам защиты человека от пуль, осколков, колющих и режущих предметов

Жилет // 2127987
Изобретение относится к легкой промышленности, в частности, к пошиву специальной рабочей одежды для детективов

Изобретение относится к средствам защиты тела человека от огнестрельного оружия
Изобретение относится к области военной техники, в частности, к способам изготовления или сборки бронезащитных конструкций

Изобретение относится к разработкам средств защиты, а более конкретно к защитным материалам, используемым при изготовлении средств индивидуальной защиты, в частности касок, защитных шлемов, защитных элементов, щитов и т.д

Изобретение относится к производству огнеупоров и может быть использовано при изготовлении изделий для разливки металла, в частности плит шиберных затворов

Изобретение относится к производству огнеупоров и может быть использовано при изготовлении изделий для разливки металла, в частности плит шиберных затворов
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству сталеразливочных изделий типа погружных стаканов и теплозащитных труб

Изобретение относится к области получения вакуумплотных материалов на основе Al2O3

Изобретение относится к области производства огнеупорных материалов и может быть использовано для изготовления футеровок плавильных и металлоперерабатывающих агрегатов

Изобретение относится к способам получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики: износо- и химически стойких деталей оборудования, выдерживающих высокие статистические нагрузки

Изобретение относится к технологии изготовления керамических изделий в системе Al2O3 - Sic-C и может быть использовано в огнеупорной промышленности
Изобретение относится к керамическим материалам и может быть использовано при изготовлении футеровки тепловых агрегатов, огнеприпаса, подставок для обжига керамики и т.д., работающих в условиях, где требуется высокая термостойкость

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при изготовлении футеровки нагреваемых печей, преимущественно муфельных, а также плавильных тиглей и фасонных огнеупорных изделий

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в производстве высокопрочного материала для бронезащитной конструкции

Наверх