Керамический материал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 962262(23) Приоритет -Опубликовано 30098. Бюллетень Мо 36 151 М. Кп.з С 04 В 35/14 С 04 В 35/80 Государственный комитет С,С С Р по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 30.09,82 И.Ф.Миронюк, А.А.Чуйко, М.И.Хома, П.С.Кислый, Н.В.Хабер,.и Б.К.Остафийчук(72) Авторы изобретения Ордена Трудового Красного Знамени институт физической химии им. Л.В.Писаржевского(54) КЕРАМИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к конструкционной керамикена основе двуокиси кремния, котораяможет применяться в качестве термостойкого и механически прочного материала в химическом машиностроении,приборостроении и авиацииИзвестен керамический материал на 10основе двуокиси кремния 1 .Недостатком этой керамики является низкая механическая прочность.Известен керамический материал, содержащий 60-80 двуокиси кремния и20-40 нитевидных монокристаллов муллита 21.Недостатком данного материала является низкая механическая прочность12 кг/мм-) и термостойкость (ъ 25воздушных теплосмен 1000-20 С), свяозанная с кристаллизацией кремнеземной составляющей, так, как в процессе спекания керамики монокристаллымуллита способствуют превращениюаморфной двуокиси кремния в кристобалит,Наиболее близким к предлагаемомуявляется керамический материал, соде 1 вжащий 65-85 двуокиси кремния ввиде кварцевого стекла и 15-25 армирующей добавки - волокон металлического молибдена, используемых в виде вязаных сеток 3.Недостатками известного материала являются большой объемный вес и относительно невысокая механическая прочность (ОКРУГ 14-18 кг/мм ). Кроме того, применение армирующих молибденовых волокон не позволяет получать легковесную керамику, а также исключить кристаллизацию двуокиси кремния, снижающую механическую прочность и термостойкость Цель изобретения - уменьшение объемного веса керамики и повышение ее механической прочности.Поставленная цель достигается тем, что керамический материал, содержащий двуокись кремния и волокна армирующего компонента, содержит в качестве последнего нитевидные кристаллы двуокиси титана, предварительно восстановленной по поверхности до низшего соединения титана с кислородом, при следующем соотношении компонентов, мас.:Двуокись кремния 40-80Нитевидные кристаллы двуокиси титана 20-60962262 Керамический материал получаютследующий образом,Тонкоиэмельченную природную илисинтетическую аморфную двуокись кремния с удельной поверхностью, например 2-300 кг/г,(БЭТ) смешивают вуказаннм весовом соотношении с предварительно восстановленными по поверхности до низшего соединения,нитевидными монокристаллами двуокиси титана, Диаметр монокристаллов (0,5-8)ф 10 мм, длина 4-13 мм.Восстановление Т 10 осуществляют,преимущественно, до трехвалентногосоединения титана с кислородом,гдедефицит кислорода в восстановленномпродукте составляет 2-6 вес.% поотношению к стехиометрическому содержанию.Процесс восставноления ведут отжигом двуокиси титана в токе водорода при 900-1200 С. Расход водородасоставляет 6-8 л/ч на 1 г Т 102. Смешивание компонентов осуществляют вкерамическом барабане 3-5 ч. Лолученную смесь фрмуют под давлением500-2000 кг/см , заготовки спекаютв инертной атмосфере при 1250-1380 Св течение 0,5-2 ч.Предлагаемый материал может бытьполучен горячим прессованием в граТ а б л и ц а 1 Свойства материала Двуокиськремния80, нитевидныеокислытитана20 Двуокись кремния 40, нитевидные окислы титана60 Двуокись кремния 65,нитевидные окислы титана 35 24 22 16 Нулевая Нулевая Нулевая Пористость, В Термостойкость, количество воздушных теплосмен 1000-20 С 35 35 Прочность при изгибе,кг/мм фитовых пресс-Формах с индукционнымнагревом по следующему режиму:Температура, С1200-1350Давление, кг/см 100-200Выдержка, мин. 10-20Восстановленные до трехвалентногосостояния атомы титана являются активными по отношению к кислороду, поэтому в процессе спекания происходитреакционное взаимодействие низшего 10 окисла с кремнеземом.Рентгенофаэовый анализ спеченныхматериалов указывает на аморфное состояние двуокиси кремния, а также наобразование промежуточных соединений 15 титана с кислородом.Восстановление двуокиси титана донизшего соединения при дефиците кислорода меньше 2 вес.% нежелательно,так как при снижении происходит полное замещение ненасыщенных атомов титана кислородом образование Т 10),что способствует кристаллизации 810 .Восстановление Т 10,2 до низшего соединения с дефицитом кислорода больше6 вес.В не приводит к повышению прочностных характеристик керамическогоматериала.В табл,. 1 и 2 приведены свойствакерамического материала в зависимости от состава. Сйстав композиции, вес.Ъ(известный) 5,29 18,0 1,45 Двуокись кремния65, нитевидныеокислы титана 35 2,7 22,0 35 Нулевая Формула изобретения Составитель Н. СоболеваТехред А.Бабинец Корректор Н. Буряк Редактор Ю. Ковач Заказ 7420/35 Тираж 641 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемый материал имеет суще ственные преимущества по сравнению с известным.Таким образом, применение арми.рующей добавки в ниде восстановленной до низшего соединения нитевидной 25 двуокиси титата исключает кристаллизацию кремнеземной составляющей в процессе спекания материала и позволяет получать легковесную керамику с повышенными прочностными и тепло физическими свойствами, которая может найти применение в качестве коррозионно-стойкого материала для футеровки реакторов, запорной арматуры в химическом машиностроении,теплоот- З 5 ражателей в авиации, а также в других областях новой техники. Керамический материал, содержащий40 двуокись кремния и волокна армирующего компонента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения объемного веса и повышения механической прочности, в качестве армирующего компонента он содержит нитевидные кристаллы двуокиси титана, предварительно восстанорпенной по поверхности до низшего соединения титана с кислородом, при следующем соотношении 1компонентов, мас.В:Двуокись кремния 40-80, Нитевидные кристаллы двуокисититана 20-60 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. Кварцевая керамика. М., "Металлургия", 1974, с. 198-204.2. Авторское свидетельство СССР 9 381647, кл. С 04 В 35/14, 1971.3. Авторское свидетельство СССР М 623843, кл. С 04 В 35/14, 1976.