Высокоогнеупорный керамический материал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскивСоциалистическикРеспублик(23) ПриоритетОпубликовано 230282. Бюллетень Йо 7Дата опубликования описания 230282 151 М. Кл.з С 04 В 35/50 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ф.А. Акопов Реков Подклетнов ерйышов Е.Е. т АеИе и Г.П. Ч Институт высоких температур АН СССР(54) ВЫСОКООГНЕУПОРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Изобретение относится к высоко- огнеупорным материалам, в частности к окисным керамическим электропроводным материалам, которые имеют малое электрическое сопротивление в диапазоне температур 600-1500 С и могут быть использованы в качестве электрических нагревательных элементов токопроводящего слоя в электродах МГДГ, а также в качестве электродов МГДГ или ТЭГ.Известны электропроводные керамические материалы на основе двуокиси циркония, стабилизированной окислами иттрия и окисью церия, обладающие малым электрическим сопротивлением при температурах выше 1500 С и используемые в качестве электродных материалов в МГДГ (1)., К недостаткам такого материала относится высокое электросопротивлеЪие при температурах ниже 1600 С, что ведет к ограничению возможности использования материала.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является высокоогнеупорный электропроводный керамический материал на основе твердых растворов двуокиси церия с .окисью магния, включающий, мол.Ъ: Се 02 0,85,Мдо 0,15 (2).К недостаткам известного материала можно отнести высокое электрическое сопротивление при 600-1100 С(порядка 10 - 10 ь ом см), а такжеЪсмешанный характер проводимости:ионный (около 90 в воздушной среде),и и 1 - типовой электронный, чтоведет к увеличению электросопротивления и разрушению материала.Целью изобретения является увеличение электропроводностн при 6001500 С.Поставленная цель достигаетсятем, что высокоогнеупорный керамический материал, включающий двуокисьцерия и добавку, содержит в качестведобавки пятиокись тантала или пятиокись ниобия при следующем соотношении, мол.ВтДвуокись церия 75-99 ю 75Пятиокись танталаили пятиокись нио,25-25бияПри содержании в предлагаемомсоставе менее 75 мол.Ъ СеО и более225 мол.% Та 20 с, НЬЕТО тверлый раствор будет иметь более низкую темпе- ЗО ратуру плавления, Кроме тогс, иэ-за906972 сильного искажения кристаллической решетки характеристики механической прочности и электропроводности снижаются.При содержании в составе более 99,75 мол.Ъ СеО и менее 025 мол.В5 Та О, ИЬ О полученный твердый раствор по кристаллической структуре и по электрофизическим характерам не будет отличаться от чистой двуокиси церия, т.е. электропроводность 10 материала будет недостаточна. С точки зрения кристаллической теории строения введение в кристаллическую решетку двуокиси церия пятивалентных ионов пятиокиси тантала или пятноки си ннобия приводит. к образованию трехвалентных ионов церия, что вызывается необходимостью сохранения электронейтральности решетки.20Наличие ионов Се+ и Се 4 обуславливает повышенную проводимость твердого раствора и электронный характер проводимости.Получение керамики может проводиться методами, обычно применяемыми в керамической технологии (литьем из шликеров, прессованием, формованием пластифицированных масс и т.д.). Для более полного образования твердых растворов возможно использование различных способов химического смешивания: соосаждение из растворов, распЭлектропроводность, Ом см750 1000 500 1500 Известный СеО 0,85 М 9021,510 9,3 102,4 10 1,710 4 3,1 10-3 0,15 Предлагаемый 2,0 10 2 0,1 СеО 99,75 Та О 0,25 0,14 0,28 1,00 2,110 7,4.10 0,11 0,16 0,30 5,3 10 5,310 1,3 10 1,1 10 9,310 2,2 102,4 10 "8,2 108,4 105,2 10 9,810 9,910 3,0 10л 3,010 2,1,10 2,5 109 10 8,510 2,0 СеО 98,0 Та О 2,0 7,5 10 3,2" 10 4,0 10 1,6 101,6 10 5 105,5 10 2,1 СеО 95,0 5,0 Та О 1,0 9,17,310 СеО 90,0 ТаО 10 7,9 10 5,4109, 510 10 СеО 90,0 ИЬ О 2,0 10 1,8 10 1101 110 4,0 10 4,0 10 Та О 25 ИЬ О 25 СеО 75 СеО 75 Состав материалов, мол.% СеОг 99 75 ИЬ .О 0 25 СеО 98,0 МЬ О 2,0 Се 02 95,0 ИЬО 5,0 лавление смесей окислов, твердофазный синтез смесей и другие.Температура плавления твердыхрастворов в средах с парциальным давлением кислорода более 10 атм выше 2000 фС,Таковые характеристики предлагаемого материала не изменяются привыдержке в окислительных условияхпри 1400-1500 С в течение 100 ч,Конкретные данные о составе предлагаемого керамического материалаи его электропроводность в сравнениис известным представлены в таблице.Исследование электропроводностипроводят 4-х зондовым методом наобразцах размерами 4 х 4 х 10 мм.Количество образцов каждого состава 5 штИзмерения ведут в диапазоне температур 500-1500 С в воздушной среде(электрическая печь сопротивления)на переменном токе 10 Гц и на постоянном токе.Применение предлагаемого высокоогнеупорного керамического материала в качестве электрических нагревательных элементов, токопроводяшегослоя в электродах магнитогидродинамического генератора, а также в качестве электродов МГДГ или ТЭТ можетнайти широкое применение в народномхозяйстве, а технико-экономическийэФфект может составить 150000 руб.Заказ 505/29 Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретенияВысокоогнеупорный керамический материал, включающий двуокись церия и добавку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения электропроводностн при 600-1500 С, он содержит в качестве добавки пяти окись тантала или пятиокись ниобия при следующем.соотнсюении, мол.Ъ;Двуокись церия 75-99,75Пятиокись тантала илипятиокись ниобия 0,25-25 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе и1. Авторское свидетельство СССР9 306106, кл. С 04 В 35/48, 1971,52, Пальцев С.Ф., Неуймин А.Д.Исследование характера проводимоститвердых окислов методом ЭДС. Трудыинститута электрохимии Уральскогофилиала АН СССР. Вып. 1, 1960, с.111118, 1960.