Способ изготовления конструкционной керамики

Номер патента: 1772099

Авторы: Чистяков, Гирич, Криворучко, Шутеева, Боярина

Скачать ZIP архив.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 77209 35/10 К АВТОРСКОМУ С ЕТЕЛЬСТВУ циент трещ, что при 0%) в коостигает для чиспособ недства, т.к, огическая го оформ- оксичных близкимгаем омуния корун технической сущзультату является овой керамики, заГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) ВасЬ,3 Р. а а, ЕаЬогат 1 оп етсагастегзат оп с 1 е с 1 гап 11 ццез соглрозПе.А 20 з - 2 г 02 а рагт 1 з басосо атез. // Яеч, 1 пт.Ьоиетез тел р. е 1 гехтгаст, 1987 - 1988-24, М4, с. 211 - 217,21 папц Тзаг, 2 о Нопц - 1 апд. Сга 1 пцгоийЬ 1 пЫЬЮоп апс гпесйап 1 са 1 ргорепуепЬапсепгпеп 1 Ьу адс 11 пц 2 г 02 то А 120 з аа 1 г 1 х(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННОЙ КЕРАМИКИ(57) Назначение: изобретение относится когнеупорной промышленности и можетбыть использовано для изготовления материала и изделий из него с высокой трещиностойкостью, в том числе пластин, роликов,Изобретение относится к огнеупорнои промышленности и может быть использовано для изготовления материала и изделий из него с высокой трещиностойкостью, в том числе пластин, роликов, валков, футеровокмельниц и т.д.Известен способ изготовления корундовой керамики из гомогенных смесей тонко- дисперсных порошков оксидов А 120 з и 2 г 02, полученных совместным соосаждением гидролизата вторичного бутоксида А и пропоксида 2 г, Плотность материала увеличивается при увеличении содержания 2валков, футеровок мельниц и т.д. Сущность изобретения: корундовую конструкционную керамику получают путем смешения глинозема с частично стабилизированным диоксидом циркония марки ЦИв виде гидроокиси, термообработкой, измельчением до размера частиц 3 мкм, гранулированием, прессованием, обжигом. При этом глинозем, состоящий из А 120 з и гидрооксид циркония с добавкой 3-8% стабилизатора сначала подвергают раздельному сухому помолу в течение 18 - 20 ч, суспензию сушат при температуре 60 - 120 С, измельченный порошок прокаливают при температуре 1300 - 1400 С с выдержкой 1 - 4 ч при скорости подъема температуры 300 - 375 С/ч, после чего порошок "сначала подвергают мокрому помолу до размера зерен 3 мкм, 3 Предел прочности керамики при изгибе составляет 479-525 МПа, относительная отность 99,2 - 99,7%, коэфф стойкости - 5,4-5,5 МПа м 2 г 02 в смеси. Несмотря на то апти мал ьном кол ич ест ве 2 г 02 (2 рундовой мессе Кс материала5,4 МПам. против 3,6 МПа м той корундовой керамики, этот с приемлем для массового произво его недостатком является экол опасность, сложность аппаратно ления процесса, использование т элементов.Наиболее поности и дости ре способ получе дключающийся в смешении в дистиллированной воде порошка А 120 з с 2-20 об,;ьдобавки моноклинной Ег 02, сушке суспензии, гранулировании, прессованииобразцов под давлением 100 МПа, спекании их при температуре 1600 С в течение2 - 10 ч.Однако, изделия, полученные по данному способу, обладают недостаточно высо.-.кой прочностью при изгибе - 410 МПа, 10плотностью -98;5% от теоретической, высокой усадкой (др:32), "Целью изобретения является снижениеусадки, повьшение предела прочности приизгибе; относительной плотности, при сохранении трещиностойкости.Поставленная цель достигается тем, чтов способе изготовления корундовой конструкционной керамики, включающем смешение порошка- А 120 з с добавкой Ег 02, 20приготовление суспензии, ее сушку,.гранулирование. прессование изделий и их обжиг, согласно изобретению, глинозем игидрооксид циркония с добавкой 3-8% стабилизатора сначала подвергают сухому помолу раздельно в течение 1,5 - 2 часов, затемсовместному мокрому помолу в течение 18 -20 ч, суспензию сушат, измельченный порошок, прокаливают при температуре1300-1400 ОС с выдержкой 1-4 ч при скорости подъема температуры 300-375/ч, после чего порошок сначала подвергаютмокрому помолу, а затем виброизмельчаютдо размера частиц3 мкм, гранулируют,прессуют и обжигают. 35Использование сначала раздельной сухой подготовки глинозема и гидрооксида Егс добавкой 3-8% стабилизатора в течение1,5-2 часов, а затем их, совместный мокрыйпомол в течение 18 - 20 ч способствует получению гомогенной смеси оксидов А 1203,Ег 02 и стабилизатора в суспензии. Для по. вышения однородности распределения частично стабилизированного Ег 02 вкорундовой массе, полученную суспензиюсушат, затем измельченный порошок прокаливают 1-4 ч при температуре 1300 - 1400 С,поднимая температуру при этом со скоростью 300-375/ч,После этого полученный композитныйпорошок снова подвергают мокрому помолув.течение 0,5 - 0,6 ч, а после сушки виброизмельчают в течение 2-2,2 ч, что способствует созданию прочного каркаса приспекании образцов.В процессе обжига при температуре1550-1650 С происходит спекание корундовой матрицы, размер зерен корунда непревышает 2-4 мкм, Стабилизированный (не1,2 мкм) Уг 02 находится в виде тонкодисперсных зерен, равномерно распределенных вокруг зерен корунда, что предохраняет последние от рекристаллиэации,Высокая механическая прочность керамики обеспечивается за счет. наличия тетрагональной Ег 02, обеспечивающейобдразование плотной равномернозернистой бездефектной структуры, не имеющейпор и трещин.Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице 1.Были:изготовлены .образцы керамических изделий по предлагаемому способу ипрототипу следующим образом; глиноземГО и диоксид циркония марки ЦИ-б в видегидроокиси измельчают в шаровой мельни- .це в течение 2 ч, Затем компоненты смешивают так, .чтобы соотношение А 20 з и Ег 02составляло 3: 1 и подвергают совместномумокрому измельчению в шаровых мельницах в течение 18-20 ч. Суспензию выливаютв противень и сушат до постоянного веса,Затем прокаливают при температуре 13001400 С. Скорость подъема температуры300-375/ч, время выдержки при максимальной температуре 1-4 ч.Прокаленный порошок подвергаютмокрому вибропомолу до размера частиц3 мкм, высушивают, затем подвергаютвиброизмельчению. Готовый порошок пластифицируют временным связующим, в качестве которого применяют смесь ПВС иглицерина, прессуют при удельном давлении прессования 85 МПа и.обжигают притемпературе 1550-1650 С, выдержка примаксимальной температуре б ч.После обжига определяли пористость, ана образцах размером 5 х 5 х 70 мм пределпрочности при изгибе. К 1 с определяли прикратковременном статическом нагружениипризматического образца с тонким надрезом при изгибе сосредоточенной силой впредположении, что эти характеристики независят от временных факторов, Результатыисследований указаны в таблице,Как видно из таблицы, по сравнению .со способом-прототипом предлагаемыйдает возможность значительно повыситьпрочностные характеристики корундовойкерамики - 500 МПа против 410, достичьнулевой пористости, относительная плотность при этом равняется 99,5 оь против98,5 О от теоретической, усадка в обжиге с32 до 11-13Как показали результаты испытаний,технико-экономические преимущества изделий по предлагаемому способу состоятв повышении прочности при изгибе в 1,3раза, плотности в 1,1 раза при сохранениикоэффициента трещиностойкости равном1772099 Свойства корундоеой кераникн еееае еееее а еееаа ее ааааа ееааееаа Предлагаемый ЗапредельныйХарактеристика Прототипааеа ааааа 75 25 75 25 75 25 75 25 2 ьо 1,5 2,2 2,2 2,0 1 ьз 1 ь 3 зе Продолжительностьсоенестного мокрогопомола, час1,4, Продолжительность измельчения е шаровоймельнице, час 1 9 . 18 20 17 2 0,5 15 1.5Температура прокали" ванин ЗОО 40 О ЗОО 280 1420.6, Выдержка.при наксинальной тенпературе про" квлиааник, час 4,4 0,5 17, Скорость подьена температуры от 20 до 1400 С, град/ч 1.8. Размер частиц послемокрого помола, мкм 1.9. Гранулирование 300 340 375 270Э 90.Э 3 сЗ с 3 сЗ 1,10.удельное даеленче прессоеаннпю ИПа 85 00 00 60 20 100 1, 11,Температура обжига, С1, 12,0 ремл выдержки при тенпературе обжига, час 168 О 1600 600 650 550 500 6 6 2, Свойства образцов: 2, Относительнал плот"ность, 22,2 Пористость, 2 2,3 Предел прочности приизгибе, НПа2.4 Коэффициент трвциностойкости К е ьйа нее 99,4 98,50 98,52 99,7 99,20 0 99 фо 410 400 525 500 479 5,4 5,0 4,8 5 ь 4 5,4 5,5 2,5 Надежность кераникиь 2,5. Средний размер имк"ротревЬин, нкм2,5,2 Размер зерен, нкмА 1 02 тоз2.53 Усадка а обжиге,2 4,23 4,26 4,2 Э 4,12 407 6,1 1,7 1 е 25 1 эб ьг е 4 0,9 ,0 11,0 13,0 1,5-1,62 ь 5 1,5 019 3,0 18,0 19,0 32,0 5,4 Мпа м , снижении усадки в 3 раза, что обеспечит экономический эффект за счет повышения надежности конструкционной керамики и составит 65 тыс. рублей в год. 5 Формула изобретенияСпособ изготовления конструкционной керамики, включающий приготовление счуспензии, смешивание порошка оксида 10 алюминия и соединения циркония. сушку, гранулирование, прессование заготовок и их спекание, отличающийся тем,что,сцелью снижения усадки, повышения предела проч- й Составпасси, юл 2Л 1,О, 752 соз 25 1, Технологические пераметрыь1, 1. Продолжительностьраздельного сухого помола исходных компонентов, часА 201,52 г(он) +3"82 стао 2,0 1,2, Приготовление суспенэии + ности при изгибе, плотности при сохранении трещиностойкости, в качестве соединения циркония используют его гидроксид, перед приготовлением суспензии проводят раздельный сухой помол оскида алюминия и гидроксида циркония с добавкой 3-8 стабилизатора в течение 1,5-2 ч, суспенэию готовят совместным мокрым помолом; в течение 18-20 часов сушат, затем нагревают со скоростью 300 - 375 С/ч до 1300-1400 С и выдерживают 1-4 ч, повторно измельчают до размера частиц3 мкм в жидкой среде, сушат и перед гранулированием подвергают виброиэмельчению.

Смотреть

Заявка

4872291, 02.07.1990

УКРАИНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОГНЕУПОРОВ

БОЯРИНА ИРИНА ЛИПОВНА, ШУТЕЕВА ИРИНА ЮРЬЕВНА, КРИВОРУЧКО ПАВЕЛ ПЕТРОВИЧ, ГИРИЧ НИНА АНДРЕЕВНА, ЧИСТЯКОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: C04B 35/10

Метки: керамики, конструкционной

Опубликовано: 30.10.1992

Код ссылки

<a href="http://patents.su/3-1772099-sposob-izgotovleniya-konstrukcionnojj-keramiki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ изготовления конструкционной керамики</a>

Похожие патенты