Керметный материал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскими Социалистических Республик(22) Заявлено 100277 (21) 2451870/29-33с присоединением заявки Ио(51)М. Кл. С 04 В 35/70 ГосударствениыА комитет СССР по делам нзобретеннА н открытнА/ . ф 54 КЕРМЕТНЫИ МАТЕР к высоко- устойчии преднаэотающих пр в сочетаявл лит щую лич Изобретение относитсятемпературным материаламвым к термическим ударамначенным для изделий, раб и температурах 1400 - 1500 Снии с теплосменами.Известны керамические материалы, армированные металлическими включениями и дискретными волокнами, выделяющимися при кристаллизации, Для повьыения ударной вязкости композиционного материала в кермете в качестве металлической составляющей используют хром. Методом высокочастРгной зонной плавки сплава: 45 вес,Ъ АГО + 45 вес.% Сг О+ + 10 вес.В Сг в вольфрамовом койтейнере при скорости кристаллизации 15 см/ч был получен материал, в котором керамическая матрица содержала дискретные волокна металлического хрома диаметром 1-3 мкм, длиной 15 мкм, Такой сплав имеет существенные недостатки, одним иэ которых является сравнительно низкая жаростойкость, обусловленная присутствием чистого хрома (скорость окисления при 120 0 С по привесу 0,15 г/мч.), другим - невысокая ударная вязкость, вызванная сравнительной хрупкостью нелегированного хрома (ударная вязкость при 20 С хрома а = 0,01 кгм/см) . Устойчиквость к термоудару по режиму 1300 20 С у этого материала составляет10 теплосмен (1).Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретениюяется материал на основе микроа, включающий окисную составляю(корунд марки ЦМ - 332) и металескую - в виде хрома 2).Однако ввиду наличия чистого хро ма материал не может длительно работать в окислительной атмосфере, а также имеет недостаточно высокие термостойкость, прочность. Целью изобретения являешься повышение термостойкости, прочности,ударной вязкости, стойкости к окислению керметного материала,Поставленная цель достигаетсятем, что керметный материал включающий окисную составляющую на основекорунда и металлическую - на основехрома, дополнительно содержит вокисной составляющей окислы циркония неодима и бора, а в металлической - лантан, ванадий и тантал.685650 16,2-24,339,5-59,25 16 ХК О,Т лиц а 14 4,2 5,/см 5,65 5 относ Термостой (число те смен по р 1300-20 С появления ость ложиму до тре 0 2 Прочность и изгибе, кг/ 5 2 8 31,39,2 КорундХромГнуокись циркония 16-24Окись неодима 3,6-5,4Окись бора 4,2-6,3Лантан 0,2-0,3Ванадий 0,2-0,3Тантал 0,1-0,15Создание композиции осуществляютпутем кристаллизации расплава окислов внутри каркаса иэ гранул хромо"вого сплава, Содержание хромовогосплава 40-60 вес,Ъ.Материал готовят путем вакуумнойпропитки каркаса иэ гранул хромового сплава, который был получен спекЯнием гранул диаметром 10-100 мкм.Пропитку каркаса производят притемпературе 1750 С в вакууме10 фмм рт.ст. Скорость кристаллизации составляет при этом 500 /ч.Выбор керамической составляющейкермета помимо механических свойствопределяется технологией полученияданного материала,Температура плавления испопьзуемого нами хромового сплава 1820 С.Чтобы сохранить каркас хромовогосплава в нерасплавленном состоянии,необходимо было снизить температуруплавления керамической составляющейниже температуры плавления хромового сплава, что было достигнуто введением легкоплавкой ВОЗ .в количестве до 6,3 вес.В и снизило температуру плавления керамической составляющей до 1700 С. Преимуществопредлагаемой технологии перед технологией изготовления известного материала (23 состоит в том, что полученный материал имеет во всех случаях относительную плотность, равную 1, в то время как материал -прототип имел относительную плотность 0,99-0,95, причем увеличениесодержания металлической составляющей приводило к увеличению пористости. Кроме того, в расплавленномсостоянии наиболее полно происходятпроцессы образования эвтектическихсмесей.Что касается выбора хромовогосплава ВХК вместо чистого хрома,то он объясняется тем, что окисляемость металлического хрома при повышенных температурах в значительнойстепени превышает окисляемость спла 20 ва ВХК,Сравнительные данные приведеныв табл.1,Свойства полученных материалови известного приведены в табл,2,25 Как видно из таблицы предлагаемой материал имеет более высокуютермостойкость (остаточная прочностьпосле теплосмены), ударную вязкость.Кроме того, как показано в табл.1,добавка к храму таких компонентовкак ванадий, лантан, тантал существенно повышает стойкость к окислению кермета в целом.Таблица 1685650 Продолжение табл. 2 Остаточнаяпрочность приизгибе послетеплосмены850 - вода,% 945 936 920 80 г 3 Ударная вязкость при20 С, кгм/смф 0,12 0,16 0,15 0,18 Коэффициенттермическогорасширения винтервале20-1100 х 10,град 7,5 с7,8 8,2 6,7 Двуокись цирконияОкись неодимаОкись бораЛантанВанадийТантал 16-2 43,6-5,44,2-6,30,2-0,30,2-0,30,1-0,15 30 Составитель Г, ФоминаТехред З,Фанта Коооект оо В. Вут яг.Тираж 702 ПодписноеЦ НИИПИ Государственного комитетатета СССРд тийпо дделам изобретений и открыаб. д. 4 5113035 Москва, ЖРашская наб,Филиал ППП Патент, гУжгород, ул. рП оектная,4 Редактор Т. ШубинаЗаказ 5400/27 Формула изобретенияКерметный материал, включающий окисную составляющую на основе корунда и металлическую - на основе хрома, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости, термостойкости, прочности, стойкости к окислению, окисная составляющая дополнительно содержит окислы циркония, неодима и бора, а металлическая - лантан, ванадий и тантал при следующих соотношениях укаэанных компонентов, вес.В:Корунд 16,2-24,3 Хром 39,5-59,25 Источники инФормации, принятыево внимание при экспертизе 1. 7. Ааег. Сег. Яос., 1974,Ч 57, Р 5 Р 232; 1973, Ч, 56, Р 8р. 442,2. Калитин П,П. Диссертация,ВЯИИТС М. 1970 г,