Высокопрочная керамика

Изобретение относится к области изготовления высокопрочных материалов, а именно керамики на основе оксида циркония, частично стабилизированной оксидом иттрия, и может быть использовано для производства размольных шаров, футеровочных пластин, подложек для спекания радиотехнического назначения, а также имплантатов для протезирования суставов человека. Нанодисперсный порошок, состоящий из 70-80 мас.% высокотемпературного тетрагонального оксида циркония, 15-25 мас.% оксида алюминия и 4-7 мас.% оксида иттрия, формуют путем гидродинамического прессования при давлении 0,4-0,6 ГПа в течение 10-2 с и обжигают в печи при температуре 900-1100°С в среде водорода. Получаемая керамика благодаря высоким прочностным характеристикам может быть использована для изделий с повышенными эксплуатационными требованиями. 1 табл.

 

Изобретение относится к области изготовления высокопрочных материалов, а именно керамики на основе оксида циркония, частично стабилизированной оксидом иттрия, и может использоваться для изготовления размольных шаров для помола особочистых веществ, футеровочных пластин для магнетронного распыления, подложек для спекания деталей радиотехнического назначения, имплантатов для протезирования суставов человека.

Известен способ изготовления высокопрочной керамики [SU 1716722 A1, С04В 35/48, опубл. 15.09.92. Бюл. №34] на основе ZrO2 с добавкой Fe2O3. Керамику, содержащую 97 мас.% ZrO2, 1,5 мас.% Y2O3, 1,5 мас.% Fe2O3, готовят совместным осаждением аммиаком из водных растворов хлоридов соответствующих металлов. Осадки фильтруют, сушат и прокаливают при температуре 750°С. Прокаленный порошок измельчают в шаровой мельнице мокрого помола с железными шарами. Молотый материал отмывают от железа соляной кислотой с последующей деконтацией дистиллированной водой. Из полученной суспензии шликерным литьем в гипсовые формы формируют изделия, которые обжигают в вакуумной печи, в силитовой печи в потоке кислорода при температуре 1300°С.

Недостатками способа являются многостадийность процесса получения шликера, недостаточная прочность (1380 МПа) керамических изделий после обжига.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является изобретение «Шихта для изготовления керамики» [RU 2164503, С04В 35/488, С04В 35/119, опубл. 27.03.2001, бюл. №7]. Шихта содержит плазмохимическую смесь оксида алюминия, диоксида циркония, стабилизирующей его добавки и оксида лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид лития 0,15-0,35; оксид алюминия 1,9-76,0; диоксид циркония стабилизированный - остальное. Предел прочности при изгибе образцов керамики, полученных из шихты, составлял до 1180 МПа.

Предлагаемый состав шихты не обеспечивает получения керамического материала с более высокими прочностными характеристиками.

Задачей изобретения является получение керамических изделий с более высокими прочностными характеристиками.

Поставленная задача решается тем, что высокопрочную керамику получают из порошкообразной плазмохимической смеси, состоящей из нанодисперсного порошка кубического и тетрагонального оксида циркония 70-80 мас.%, оксида алюминия 15-25 мас.%, оксида иттрия 4-7 мас.% и пластификатора, смесь формуют гидродинамическим прессованием при давлении (0,4-0,6) ГПа, длительность нагружения 10-2 с, и обжигают при температуре 900-1100°С в среде водорода.

Изделия из высокопрочной керамики получают следующим образом.

Готовят исходный водный раствор из нитратов циркония, алюминия и иттрия с заданными концентрациями и распыляют его в потоке низкотемпературной воздушной плазмы. В результате денитрации распыленного раствора в условиях низкотемпературной плазмы образуется нанодисперсный порошок из высокотемпературного кубического и тетрагонального оксида циркония, оксида алюминия и оксида иттрия с размерами частиц до 20 нм. Порошок выделяют из газового потока, составляют шихту и формуют из нее изделия. Для этого шихту подвергают гидродинамическому прессованию, например на гидродинамической машине ГДМ-190/700, в заданной форме при давлении 0,4-0,6 ГПа при длительности нагружения 10-2 с и обжигают в печи при температуре 900-1100°С в среде водорода.

В ходе проведения опытов получали керамические образцы прямоугольной формы с размерами 50×5×5 мм. Образцы шлифовали, определяли предел прочности при изгибе. Результаты опытов представлены в таблице.

Кроме пластин были получены изделия типа «шар», «цилиндр» и «диск». Относительная плотность спрессованных образцов составляла 48-70%, после обжига - 67-99,8%, микротвердость 16-19 ГПа, предел прочности при сжатии 2200 МПа.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ получения высокопрочной керамики с заявляемым составом и указанными параметрами спекания позволяет получать высокопрочную керамику.

Благодаря высоким прочностным характеристикам керамика может быть использована для изделий с повышенными эксплуатационными требованиями, например размольных шаров для помола особо чистых веществ, футеровочных пластин для магнетронного распыления, подложек для спекания деталей радиотехнического назначения, имплантатов для протезирования суставов человека.

Высокопрочная керамика

Высокопрочная керамика из порошкообразной плазмохимической смеси, отличающаяся тем, что смесь состоит из нанодисперсного порошка тетрагонального оксида циркония 70-80 мас.%, оксида алюминия 15-25 мас.% и оксида иттрия 4-7 мас.%, смесь формуют гидродинамическим прессованием при давлении 0,4-0,6 ГПа, длительность нагружения 10-2 с, и обжигают при температуре 900-1100°C в среде водорода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония, которая может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония. может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.п.

Изобретение относится к способам получения наноразмерного порошкообразного стабилизированного диоксида циркония и может быть использовано для изготовления вакуумноплотной наноструктурированной керамики: твердых электролитов, сенсоров полноты сгорания топлива, мембран для твердооксидных топливных элементов; наномодифицированных органических и неорганических материалов; порошковых покрытий на металлах.

Изобретение относится к способу изготовления плотной керамики для твердого электролита на основе полностью стабилизированного диоксида циркония и может быть использовано в твердооксидных топливных элементах, высокотемпературных электрохимических устройствах в качестве электролитических элементов.

Изобретение относится к производству композиционных материалов, преимущественно конструкционного назначения, и может быть использовано для изготовления теплозащитных слоистых композиционных изделий, предназначенных, например, для эффективной тепловой защиты аэрокосмических летательных аппаратов и их энергетических систем.

Изобретение относится к технологии получения пористого керамического материала и предназначено для получения искусственных эндопротезов костной ткани. Предложен способ получения пористого керамического биоматериала на основе диоксида циркония, включающий приготовление термопластичной смеси из дисперсного порошка диоксида циркония, стабилизированного 5 мас.% MgO, порообразователя и пластификатора с последующим формованием изделий и термообработкой.

Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе тетрагонального диоксида циркония. Разработанные материалы могут быть использованы для получения износостойких изделий, режущего инструмента, керамических подшипников, медицинских нерезорбируемых имплантатов.

Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе кубического диоксида циркония и может быть использовано в качестве износостойких изделий, а также в качестве твёрдого электролита.

Настоящее изобретение относится к монолитному керамическому телу с периферийной областью из смешанного оксида и металлической поверхностью и может быть использовано в качестве имплантата или защитного средства для людей, транспортных средств, зданий или космических аппаратов.

Изобретение относится к способам изготовления керамических изделий из нанопорошков диоксида циркония и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности и медицине для получения конструкционных и функциональных материалов.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к переработке тяжелого нефтяного сырья, и может быть использовано для получения бензиновой и дизельной фракций.

Изобретение относится к медицине и касается биоприпоя для лазерной сварки биологических тканей. Биоприпой содержит водную дисперсионную основу белка альбумина.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, полиграфии, в производстве стекла и керамики, пластмасс и декоративной косметики. Контрастный многослойный пигмент содержит субстрат в виде плоских частиц, имеющих средний диаметр от 5 до 300 мкм, и покрыт, по меньшей мере, одним прозрачным диэлектрическим слоем.

Изобретение относится к области изготовления нанокомпозитных материалов на основе ароматического полиимида и смесей наночастиц различных типов, которые могут найти применение для изготовления композиционных материалов, а именно стеклопластиков, углепластиков, органопластиков.

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в обогащении полезных ископаемых для извлечения ценных минералов, а также их очистки от магнитных примесей, регенерации магнитных суспензий при гравитационном обогащении.
Изобретение относится к получению биологически разрушаемой высоконаполненной термопластичной композиции на основе полиэтилена, применяемой в производстве пленок, потребительской тары, посуды, изделий хозяйственного назначения, эксплуатируемых как в контакте с продуктами питания, так и в технических целях.

Изобретение предназначено для органической электроники, электрореологии, медицины и может быть использовано при изготовлении микроэлектромеханических систем, тонкопленочных транзисторов, нанодиодов, наноэлектропроводов, модулей памяти, электрохимических источников тока, перезаряжаемых батарей, суперконденсаторов, сенсоров и биосенсоров, солнечных батарей, дисплеев, а также лекарств для лечения онкологических заболеваний.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в зондовой сканирующей микроскопии и атомно-силовой микроскопии для диагностирования и исследования наноразмерных структур.

Изобретение связано с легкоочищаемыми поверхностями и способами их создания. Способ формирования легкоочищаемого гидрофильного покрытия на основе включает зачистку поверхности основы с помощью абразивного материала таким образом, чтобы шероховатость очищенной поверхности Ra составляла от 100 до 3500 нм, нанесение покрывающего состава на обработанную абразивом поверхность и удаление воды из покрывающего состава.

Изобретение относится к cпеченным композиционным материалам на основе железа. Материал содержит 2,9-3,5 мас.% графита, 18-22 мас.% меди, 3,6-8,8 мас.% свинца, 1,4-1,6 мас.% олова, 0,1-2,0 мас.% термореактивной смолы, 0,005-0,2 мас.% полиэдральных многослойных углеродных наноструктур фуллероидного типа и остальное до 100 мас.% железа.

Изобретение может быть использовано для изготовления прессовок поликристаллического алмаза и режущего инструмента. Наноразмерный одно- или многослойный материал, содержащий графен, спекают примерно 5 мин в отсутствие катализатора - переходного металла при давлении и температуре по меньшей мере 45 кбар и 700°С, соответственно. По другому варианту указанный материал перед спеканием смешивают с алмазной затравкой в количестве не менее 0,01% от массы смеси. Графен имеет отношение размеров от 500 до 2000. Полученные прессовки поликристаллического алмаза и режущий элемент содержат поликристаллические суперабразивные частицы, например алмаз. Изобретение позволяет избежать вредного влияния катализатора на механические и абразивные свойства прессовок и режущего инструмента. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 табл., 7 ил.

Изобретение относится к области изготовления высокопрочных материалов, а именно керамики на основе оксида циркония, частично стабилизированной оксидом иттрия, и может быть использовано для производства размольных шаров, футеровочных пластин, подложек для спекания радиотехнического назначения, а также имплантатов для протезирования суставов человека. Нанодисперсный порошок, состоящий из 70-80 мас. высокотемпературного тетрагонального оксида циркония, 15-25 мас. оксида алюминия и 4-7 мас. оксида иттрия, формуют путем гидродинамического прессования при давлении 0,4-0,6 ГПа в течение 10-2 с и обжигают в печи при температуре 900-1100°С в среде водорода. Получаемая керамика благодаря высоким прочностным характеристикам может быть использована для изделий с повышенными эксплуатационными требованиями. 1 табл.

Наверх