Высокотемпературный керамический материал

(51) С ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ри следующе в, мас.Х: 47,6-62,5 11,8-19,0 4,8-9,1 18,8-28,6рид титанаи компонент держит ни оотношен Нитрид Карбид Оксид Нитрид люми ниитанатрияитана ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт физики твердого телаАН СССР, Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов и Отделение Ордена Ленина института химической физики АН СССР(56) 1. Патент США У 3833389,кл. 108-55, опублик. 1974.2. Авторское свидетельство СССРУ 823357, кл. С 04 В 35/58, 1980.3. Авторское свидетельство СССРУ 1073230, кл. С 02 В 35/58, 1982(54)(57) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий иитрид,алюминия, карбид титана, оксид иттрия,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,сцелью повышения стойкости к титановымсплавам при сохранении прочности итермостойкости, он дополнительно со1139719 Изобретение относится к неорганическим материалам и может быть использовано в огнеупорной промышленности, машиностроении, энергетике, металлургии, в частности при изготов лении тиглей, форм для литья агрессивных металлических сплавов, а также для изготовления испарительных элементов.Известен керамический материал 1 О на основе нитрида алюминия, в который для повышения термостойкости дополнительно вводят оксид иттрия, карбид кремния и нитрид бора 1 .Известен также керамический мате риал, содержащий нитрид алюминия, карбид титана, диборид титана и титан 2 .Недостатками данных материалов являются низкая стойкость к агрессив 20 ным металлическим расплава, а также низкая термостойкость при 1000 С.0Наиболее близким к предлагаемому является высокотемпературный керамический материал, содержащий нитрид 25 алюминия, 2-20 мас,% оксида иттрия, 20-507 карбида титана и 5-507 карбида кремния Я .Материал обладает высокими значениями прочности и термостойкости, но его сопротивление воздействию агрессивного расплава титана незначительно.Цель изобретения - повышение стойкости к титановым сплавам при сохра 35 нении прочности и термостойкости.Поставленная цель достигается тем, что высокотемпературный керамический материал, включающий нитрид алюминия, карбиД титана, оксиД иттрия, ДОпОлнительно содержит нитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас,7:Нитрид алюминия 47,6-62,5 Карбид титана 11,8-19,0 Оксид иттрия 4,8-9,1 Нитрид титана 18,8-28,6 Введение нитрида титана в количестве менее 18,87 повьппает воздействие расплава титана, а при увеличе 50 нии его содержания свыше 28,67 ухудшаются механические свойства керамики и ее термостойкость. При введении оксида иттрия менее 4,87 ухудшается спекание керамики, а более 9,17 - снижается стойкость керамики в расплаве титана.Материал получают следующим образом.Порошки исходных компонентов смешивают в требуемом соотношении, прес. суют заготовки связующего при давлении 5-10 кбар или одноосным прессова. нием с добавкой водного раствора поливинилового спирта при давлении 100-400 МПа. Заготовки спекают при 1700-1800 С в среде азота или аргона0В таблице приведены свойства образцов в зависимости от состава. При термоциклировании использовали образцы в виде дисков диаметром 20-25 мм, высотой 10-15 мм, определя ли количество термоциклов до разруше. ния,С целью определения стойкости к титановым сплавам испытывались цилиндрические образцы керамики диаметром 15-20 мм, длиной 25 мм, которые закреплялись в графитовой, литейной форме и заливались расплавом титанового сплава ВТпри 1860 С, врьО мя от 10 мин до 1 ч.После охлаждения отливки разрезали и срез исследовали под микроскопом. Взаимодействия расплава с керамикой составов 2,3,5 и 6 не обнаружено; составы 1 и 4, выходящие за предлагаемые пределы, взаимодействуют с расплавом.На срезе контакта металла и керамики (фото 1 а, б) видно, что керамика, содержащая нитрид титана, никакого взаимодействия с расплавом титана не имеет, ( фото 1 а), а керамика, содержащая карбид кремния, обра зовала обширную зону взаимодействия глубиной 1,5-2 мм (фото 1 б). Применение предлагаемого керамического материала позволяет увеличить срок службы футеровок в устройствах при разливке титановых сплавов в 2-3 раза, а также повысить качество отливок и уменьшить допуск на последующую механическую обработку.1139719 Содержание компонентов, мас,7 Состав СМ 7МПа Т 1 С Т 1 И АЩ Пористость, Х Термостой 20 20 210 71,4 3,6 14,3 10,7 20 285 30 1,5 18,8 20 325 12,1 18,2 325 30 20 17,6 11,7 58,8 35 360 20 5,9 11,8 23,5 47,6 4,8 20 325 28,6 30 19,0 ЗНИИПИ Заказ 216 свое яаж Проекткаа,62,5 6,2 60,6 9,1 59 11,7 Пфтеит, г. узгоро Свойства материала кость1250 -вода10 оС,циклы