Шихта для изготовления электропроводного керамического материала

(1 Е И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПЮ ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИ с 35 0 г.ИЯдд.д.д(21)3372721/29-33 . (54)(57) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕК- (2229,12.81 .:ТРОПРОВОДНОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИ- (46)07,01.84. Бвл. В 1. АЛА, вклвчающая стабилизированный (72)Д.С, Рутман, В.С. Попова, диоксид гафния, о т л и ч а в щ а- Ю.С. Торопов, В.М. Устьянцев, я с я тем; что,.с цельк повышения В.П. Лузгин и Й.В. Зинковский термостойкости материала, она допол- (71)Восточный научно-исследователь- . вительно содераит силикат гафния ский и проектный институт огнеупор- при следуквцем соотнсввении компоненной промышленности . " тов, мас.Ъг (53)666.638(088.8) .Стабилизированный (56)1, ЕФве 11 Т. Н., Е 1 еЬрвв Е,и,диоксид гафния20-99 Тпе е 1 ФсФгхса 1 ргорегМ;в оГ 1 Ье Силикат гафния 1-80 во 116 охбе е 1 есСго 1 усев, - "СЪеш 1-. св 1 Веч 1 едв" д чо 1. 70, ьд 3 1970.2. Тараиуха В.1. и Караулов .А,Г. Изготовление плотной термостойкой керамики из двуокиси гафния. -"Огне- упоры", 1979, в 1, с. 35-40 (проготип)Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в качестве твердых электролитов элвктрохимических устройствдля измерения концентрации кислорода в расплавах металлов, газовых и 5других средах.Известен высокоогнеупорнцй материал - стабилизированный диоксид цирконйя, имеющий высокую электропровод.ность, и долю ионной проводимости, щравную 1, а также высокую стабильность электрических характеристикпри высоких температурах 1 3Недостатком такого материала является очень низкая термостойкость,вследствие низкой теплопроводности исравнительновысокого коэффициентатермического расширения,Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому результату является высокоогнеупорнцй электропроводный материал.стабилизированный диоксид гафния,Этот материал обладает высокой элек"тропроводностью, близкой к электропроводности стабилизированного диоксида циркония, долей ионной проводи,мости, равной 1 и термостойкостьюнесколько. более высокой, чем термостойкость стабилизированного диоксида циркония 2 3. 30Однако термостойкость такого Материала все же недостат очна для использования его в режимах нагреваи охлаждения, особенно при использовании его в дат иках окисления 35стали где перепад температур составРаляет 20-1700+50 С.Цель изобретения - повышение термостойкости материалаПоставленная цель достигается тем,40чтошихта для изготовления электропроводного керамического материала,включающая стабилизированный диоксидгафния, дополнительно содержит силикат гафния при слду"щем соотнОении, мас.В:Стабилизированныйдиоксид гафния 20-99Силикат гафния 1-80Данная совокупность компонентовобеспечивает высокую термостойкостьматериала, создавая многофазные гетерогенные фрагментальные структурыс непрерывной Фазой по И%02 кубической, где между зернами диоксида гафния распределен силикат гафния отдельными фрагментальными областями,до непрерывной Фазы по ИВО , гдемежду зернами силиката гафния фрагментально распределен диоксид гафния. В обоих случаях эти отдельные 60элементарные объели имеют некоторуювоэможность независимого перемеще.ния при термическом нагружении благодаря образующимся при нагружениимикротрещинам по границам раздела Фрагментов за счет различия величин коэффициентов термического расширения присутствующих фаз.Широкие пределы содержания силиката гафния определяются температурными условиями службы для различных областей применения твердых электролитов, а также зависимостью электро проводности материала от температуры.При определеиии содержания кислорода в расплавах черных металлов температура службы составляет 1500- 1750 фС, в расплавах цветных 1100- 1200 аС, а при прйменении твердых электролитов в выхлопных газах двига- телей внутреннего сгорания 900- 1000 С.Выбранный верхний предел содержания силиката гафния обусловЛен обеспечением заметного повышения термостойкости твердых электролитов при низких температурах использования, а нижний предел - обеспечением достаточной термостойкости и электропроводности твердых электролитов для применения нх в интервале температур 1500-1700 С.П р и м е р, Стабилизированный диоксид гафния и силикат гафния смешивают в определенном соотношении, подвергают совместному тонкому помолу. Из полученной смеси оформляют изделия по известномуметоду керамической технологии изготовления изделий из термопластичных масс.Изделия обжигают при 1720+200 С с предварительным выжигом связки. Обож. женные изделия подвергают испытаниям, термостойкость измеряли следующим.образом.: Испытуемые образцы в виде балочек размером 19 х 10 х 30 мм помещали в электрическую печь, нагретую первоначально до 1500 С и выдерживали при этой температуре в течение 20 мин. Затем нагретые образцы охлаждали в холодной воде с температурой. 20 фС. Осмотр образцов производили после предварительного окунания в спиртовый раствор "родамина С", Последующие нагревы производили с повышением температуры на 500 С, а именно при 1550, 1600 н 1650 С, т.е, температурный интер-. ,вал испытаний образцов идентичен температурным условиям службы высоко- огнеупорного электропроводногб мате. риала в качестве твердого электролита. Были определены также удельное объемное электросопротивление образцов при 1000, 1200,.и 1500 аС и доля ионной проводимости. Конкретные составы и свойства получаемых изделий представлены в таблице.Из таблицы следует, что образцы из предлагаемоГо материала более термостойки по сравнению с известным материалом. Образцы из известного материала разрушались уже при1065382 3первом термическом цикле, тогда как образцы из предлагаемого материала не разрушаются после четырех циклов, причем с увеличением силиката .гафния в материале термостойкость возрастает. Так, например, образцы 5 с 80 НГ 8104, не имели трещин даже после четвертого цикла 1650-20 ОС). При этом сохранявтся высокие электрические характеристики,Использование твердых электооли тов предлагаемого состава перспек,тивно для контроля, стабилизации тра образцовтуре, дС мате риал о бразРезультаты внешс.Ф ,после нагревапр него осмои темпе Состав цов м 155 1500 1650 0 ЕИО ст азруюены Разрушены Разрушены Трещины 0 Пред- лагаемый 2 9 Трещины трещин Нет трещин ещины 0 Б Нет трещин То о же т %р 20 0 ж То.же:Доляноннойпроводимости Удельное объем тивление (см.11" матери ое электросопро ри температуре 1200 15 Известный 54и автоматизации металлургическихпроцессов, особенно при производстве спецсталей. Применение датчиков контроля кислорода в жидкой стали в процессе выплавки и доводки в ковшах позволит получать стали более высокого качества, снизить процент брака в первом пределе. Снижается головная обреэь кипящих сталей и расход дорогостоящих ферросплавов, идущих на раскисление сталей.