Огнеупорный силицированный материал

СОВЕТСКИ СОИИапне ОПУБЛИ Н.8)детельство ССС35/52, 1979.1394106,20-65 2-250,5-2,0 Карб Крем Окси Окси ния Угле м О, 1-2, Осталь ГОсудАРстВенный Комитет сссРпаделдм изоБРетений и отнРытии ОЛИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИ(54)(57) ОГНЕУПОРНЫ МАТЕРИАЛ, включающи кремния и кремний, щ и й с я тем, что, ния износостойкости фициента трения, он содержит оксид крем кремния при следующ компонентов, мас.Вид кремния ний д кремния СИЛИЦИРОВАННЫЙуглерод, карбидт л и ч а юс целью повиаеи снижения коэф дополнительно ия и оксикарбид м соотношенииИзобретение относится к области производства силицированных материалов и деталей для огнеупорной, металлургической, химической и маши ностроительной отраслей народного хоэяйсч.а, в частности для изготов ления элементов трения центробежных насосов, футеровочных плиток, чехлов термопар.Известен огнеупорный силицирован" ный материал для элементов трения 10 включающий, мас.: кремний 64-75, углерод 14-19, карбид кремния 1-3 органическое связующее 10-1413.Износостойкость такого материала в связи с низкой плотностью " 15 1,78 / прочностью - 1570 мгс/см не обеспечивает заданного ресурса службы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является материал Г 23 состава, мас.; Карбид кремния углерод Кремний 20-65 75-10 5-25,25 с примесями железа и алюминия до 3.Однако этот материал не удовлетворяет предъявляемым требованиям по иэносостойкости и коэффициенту трения. 30Коэффициент трения лучшего при" мера находится на уровне 0,04, изно" состойкость по сравнению с предлагаемым на 30-40 ниже.Цель изобретения - повышение из . носостойкости и снижение коэффициента трения.Поставленная цель достигается тем, что огнеупорный силицированный материал, включающий углерод, кар" 40 .бид кремния и кремний, дополнительно содержит оксид кремния и оксикарбид кремния при следующем соотношении компонентов, мас:Карбид кремния 20-65 45Кремний 2-25Оксид кремния 0,5-2,0Оксикарбид кремния 0,1-2,0Углерод ОстальноеКарбид кремния в материале определяет не только его конечную прочность, но и износостойкость при работе в жидких средах с наличием абразивных частиц,Однако при ограниченной смазке - 55 жидкости на рабочих поверхностях резко проявляется отрицательное свойство карбида кремния - ухудшение процесса трения с увеличением коэффициента трения с последующим 60 схватыванием.Укаэанные пределы содержания карбида кремния обеспечивают конечному материалу необходимую механичеокую црочность и износостойкость65 Содержание его в материале менее20 мас. снижает износостойкостьи прочность, более 65 мас. хотяи увеличивает прочность материала,но одновременно увеличиваетсякоэффициент трения(материал практически становится неработоспособнымбеэ жидкости в первые секунды пуска насоса).Кремний в составе материала выполняет роль соединяющего в монолитную структуру отдельных компонентов.Менее 5 мас. не обеспечиваетнеобходимой плотности, прочностии соответственно иэносостойкостиконечного материала. Увеличение.кремния более 25 мас, приводитк снижению износостойкости, так какповышением локальной температурына поверхности трения последнийвыплавляется, образуя пористуюструктуру, являющуюся началом интенсивного износа.Оксид кремния в количестве 0,52,0 мас. с твердостью близкой ккарбиду кремния находится внутрикарбидного каркаса, способствуетстабилизации пиоцесса трения и соответственно увеличивает износостой"кость. Отклонение в сторону уменьшения или увеличения содержания ок"сида кремния в материале снижаетего износостойкость,Существенное влияние на повышение износостойкости и снижение коэффициента трения материала оказывает оксикарбид кремния в количестве 0,1-2,0 мас .который равномерно тонкодисперсной пленкой распределяется между компонентами материала. Материал с содержанием оксикарбида кремния менее 0,1 мас. практически не меняет свои первоначальные метрические свойства. Увеличение его свыше 2 мас. не приводитк заметному повышению износостойкости и снижению коэффициента трения.8100, обладая хорошей реологиейв направлении процесса трения, является устойчивым к воздействиюжидких сред, сред с наличием абраэи=ва и способствует быстрому вхождению узла трения в нормальный режимработы.Углерод в составе материала выполняет роль теплоотвода в процессетрения, т,е, увеличивает износостойкость, снижает коэффициент трения и предотвращает схватывание рабочих поверхностей.Ниже приводится технология изготовления предлагаемого огнеупорногосилицированного материала,Углеродную заготовку в видекольца ф = 150 мм, ф 8 = 100 мм,НН = 25 мм, например, по ТУ 48-20-63-75 помещают в электровакуумную1077869 5Карбид кремнияКремнийОксид кремнияОксикарбид10 кремнияУглерод 42,5 65 13,5 25 1,5 2,0 20 2 0,5 1,5 2,041 6,0 0,177,4 Ресурсработы,Скоростьизнашиваниямкм/ч Коэффициенттрения Прочность при из гибе, кгс/смПлотность,г/см Прочность при сжатии, кгс/см 2 Состав 1200 . 0,03 12500,03 1300 0,03 12000 13000 14000 17 4600 . 2,36 4800 2,49 4950 2,79 14 Прототип(лучшийпример) 1200 0,04 4500 2,70 9000 23 Составитель Л.ЮсаловаРедактор О.Колесникова Техред.В.ДалекорейКорректор Г.Решетник Заказ 857/15 Тираж 606 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 печь, создают вакуум от 10 до 10 мм рт.ст., нагревают до 1200 ОС со скоростью 30-50 град/мин повышают .температуру до 1900-2000 С и пропитывают расплавом кремния ГОСТ 2169-69. Охлаждение заготовок до 800-700 С проводят со скоростью аналогичной Скорости нагрева, т.е, 30-50 град/мин, Установлено, что только при соблюдении указанного режима в составе конечного материала образуются оксид кремния и окснкарбид кремния. После охлаждения печи до 800-700 С кольца удаляют и окончательно охлаждают на воздухе.Ниже приведены составы предлагаемого огнеупорного силицированно Сравнительные испытания проводят на специальном стенде, имитирующем условия работы реального узла тренМя, Условия испытания: скорость трения 10 м/с, нагрузка 15 кгс/см среда - дистиллированная вода, температура среды 50-60 С.Иэ данных таблицы 2 следует, что предложенный материал превышает прого материала составы,выходящие эапределы изобретения, имеют меньшуюизносостойкость и больший коэффи,циент трения), мас.: В таблице приведены свойстваизвестного материала и предлагаемого, испытанных в равных условиях. тотип по износостойкости на 30-40и снижает коэффициент. трения на25 с 0,04 до 0,03.Учитывая, что допустимый износ40 элементов трения за весь период. эксплуатации не должен превышать0,2 мм (200 мкм), новый материалобеспечит ресурс работы 1200-1400 чвместо 9000 ч по прототипу,