Шихта для получения металлокерамического материала

0% (И)за) С 04 В 35/12 А И ИТЕТ СССР (ЛНРЫТИ НИЕ ИЗОБРЕТЕН У ОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОИАЛА, содержащаяи оксид хрома, с я тем, что, с ности и термонительно содерристаллы диоксиующем соотноше Х е20-302-3(21) (22) (46) при сле тов, ма а циркони ии компон ХромОксид хромаИгольчатые сталсида мон цирконияОксид алю Остально ия ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ По ДЕЛдМ ИЗОБРЕТЕНИЙ К АВТОРСКОМУ СВИД 3551215/29-3309.02.8323.09.84. Бюл. к 35(71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственныйуниверситет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией и ОрденаТрудового Красного Знамени институтпроблем материаловедения АН Украинской ССР(56) 1. Скидан Б.С. "Огнеупорь",1969, У 8, с. 41-45.2. Авторское свидетельство СССРВ 487863, кл. С 04 В 35/10, 1973.3. Авторское свипетельство СССРУ 487046, кл. С 04 В 35/10, 1973.4. Патент ФРГ Р 963766,кл. 80 Ь 8/03, 1957 (прототип).5. Авторское свидетельство СССРФ 3936 12, кл.01 Й 25/02, 1970.(54)(57) ШИХТА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕР оксид алюминия хро отличающая целью повышения про стойкости, она доно жит игольчатые моно603ты по традиционной технологии, значительно вышее, чем эти же показателиматериалов, описанных выше, однакотакже недостаточно высоки.Наиболее близк.й х предлагаемойявляется шихта для получения металлокерамического материала, содержащаяоксид алюминия, менее 50 хрома и менее 5% оксида хрома 4.0 К недостаткам материала следуетотнести относительно невысокие значения прочности и термостойкости.Цельизобретения - повышение термостойкости и прочности.Поставленная цель достигается тем,что шихта для получения металлокерамического материала, содержащая оксидалюминия, хром и оксид хрома, дополнительно содержит игольчатые монокристаллы диоксида циркония при следующем соотношении компонентов,мас. %:Хром 20-30 .Оксид хрома 2-3Игольчатыемонокристаллыдиоксидациркония 7-15Оксид алюминия ОстальноеОксид хрома вводят как легирующуюдобавку, позволяющую улучшить сцепление между компонентами шнхты (образует твердый раствор С,О, с А 7,0,),что приводит к увеличению плотностии ударной прочности материала,Ионокристаллы диоксида циркониявводят как армирующую добавку, способную сохранять высокую прочностьпри высоких температурах и повышающую термостойкость и прочность.При содержании хрома в шихте менее20 мас. 7 термостойкость материаласнижается, при содержании его более 30 мас. Х не происходит дальнейшего повышения термостойкости. 1 11146Изобретение относится к металло- керамическому материалу, который может найти применение как конструкционный материал, а также в качестве защитного экрана в высокотемпературных установках в химическом машиностроении.Современная техника требует создания конструкционных материалов, способных заменить дефицитные металлы 1 и их сплавы в экстремальных условиях работы при высоких температурах, динамических и эрозионных нагрузках, при наличии коррозионных сред и абразивного износа. Однородные материалы 15 с высокой температурой плавления (тугоплавкие металлы, керамика, графит) обладают низкой пластичностью, малым сопротивлением тепловым ударам или низким сопротивлением окислению, 20 а также малой прочностью, Ни один из известных однородных материалов уже не может удовлетворить жестким требованиям, предъявляемым к материалам новой техники. Наиболее перспективны 25 ми в этом плане являются материалы на основе огнеупорной керамики и металлов.Известен ряд материалов, получаемых из шихты, содержащей помимо оки-З 0 си алюминия, те или иные добавки, в качестве которых используют некоторые металлы.Известен материал, полученный по традиционной керамической технологии З 5 из шихты, содержащей окись алюминия (50 вес.%) и хром (50 вес, ) 1 .Однако материал, полученный из этой шихты, имеет низкую сопротивляемость как механическим, так и тепло вым ударным нагрузкам.Известен материал, полученный также по традиционной технологии из шихты, содержащей окись алюминия (81- .91 вес.%), монокристаллы окиси хро ма (5-15 вес.7) и порошок металличес. кого алюминия (2-6 вес. ) 2 .Однако показатели данного материала (термостойкость и ударную прочность) нельзя признать удовлетворител ьными . При введении в шихту окиси хрома менее 2 мас,ударная прочность материала не увеличивается, а при введении ее в количестве более 3 мас.7 дальнейшего повышения ударной прочности не наблюдается.Известна также шихта для получения материала, содержащая, вес.7: окись, алюминия 76-87, игольчатые монокристаллы двуокиси циркония 10-20 и алю миний 2-6 3 .Термостоцкость и ударная прочность материала, полученного из данной шихПри содержании монокристалловдиоксида циркония в шихте менее7 мас. 7, термостойкость и ударнаяпрочность материала снижается, а присодержании их в шихте более 15 мас./дальнейшегО. увеличения термостойкосРезультаты испытаний Термостойкость, количество циклов 1308- 20 С (вода) Аз Оз Ударнаяпрочность,кгсм/см Прочностьпри изгибе,кгс/см Игольчатые монокрис- таллы 49 6,2 4300 71 20 64 7,9 5900 61,5 2,5 2530 4900 52 3,0 152950 31 3,0 40 2930 37 50 49,20 0,8 39 2956 4,0 66 30 ВНИИПИ Заказ 6697/16 Тираж 605 Подписное Филиал ППП Патеыт"г. Ужгород,ул.Проектная, 4 3 111466 ти и ударной прочности материала не наблюдается.Шихту готовят смешиванием компонентов на спиртовой суспензии в фарфоровом барабане (без мелющих шаров). в течение 6-8 ч. Полученную шихту подвергают горячему прессованию на гидравлическом прессе с индукционным нагревом в графитовой пресс-форме. Режим горячего прессования: темпера- О тура 1600-700 С, давление 200 - 250 кгс/см, вьдержка при максимальной температуре и давлении 20-30 мин, охлаждение в пресс-форме.Для сравнительных испытаний готовят ряд композиций. При испытаниях используют игольчатые монокристаллы диоксида циркония, полученные по известной технологии 51: диаметр 3- 70 мкм, длина 70-800 мкм, растяжение 300,0 кгс/мм 2, Порошки А,0, Сг, С О А 1 имеют размер частиц не бо" лее 16 мкм.Испытания на прочность проводят по известной методике (ГОСТ 9454-60).2 Испытания на термостойкость проводят в шахтной печи.Методика проведения следующая. Исследуемые образцы диаметром 60 мм и высотой 10 мм помещают в шахтную Содержание компонентов, мас. Х О фпечь с опускающимся подом и нагревают до 1300 ф С. Но достижении указанной температуры происходит выдержка для выравнивания температуры по образцу (по объему), затем проводят рез,кое охлаждение образцов в проточной воде. Цикл - до полного разрушения образцов,Состав композиции и результаты испытаний приведены в таблице.Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что термостойкость и прочность материала, полученного из предлагаемой шихты, увеличиваются по сравнению с такими же показателями материала из известной шихтыеПо сравнению с базовым объектом (материал, содержащий 50 вес.7, окиси алюминия и 50 вес.Х хрома 1 ) термостойкость предлагаемого материала увеличивается в 2,5 раза, а ударная прочность в 5 раз. Полученные сравнительные данные позволяют использовать предлагаемый материал в качестве конструкционного в установках, работающих в жестком режиме ударных и энакопеременных термических нагрузок.