Огнеупорный силицированный материал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО,ЦМИЕПНЕКиниРЕСПУБЛИК 9) (11) з(я 1 С 04 В 35/5 4 В 35 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОУКРЫТЙЗ,БРЕТЕНИЯ ПИСАНИ ВУ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(56) 1, Патент ВеликобританииВ 910213, кл. 1(2) Е, 1962.2. Авторское свидетельство СССФ 294820, кл. С 04 В 35/54, 1969(54) (57) ОГНЕУПОРНЬ 9 СИЛИЦИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий карбид кремния, граФит, кремний, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения предельной деФормации разрушения и ресурса работы,он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.7:ГраФит 7-25Кремний 14-30Алюминий 1-7Железо 6-27Карбид кремн стальное1121250Содержание в материале менее 14 мас.7 кремния уменьшает газо- плотность деталей узлов трения. При содержании более 30 мас.7. кремния увеличивается хрупкость деталей узлов трения, изготовленных иэ материала.Содержание менее 17 алюминия уменьшает плотность кристаллов карбида кремния. При содержании алюминия более 7 мас.7 образуется карбид алюминия, которьп разлагается под воздействием влаги.Содержание менее 16 мас.7 железа приводит к низкой предельной деформации разрушения и пониженному ресурсу работы. При содержании железа более 25 мас.% уменьшается коррозионностойкость материала против воздействия агрессивных жидких рабочих сред, которые применяются при производстве минеральных удобрений, средств защиты растений и сырья для них.Технология получения предполагаемого композиционного материала заключается в следующем.Предварительно графитовый порошок смешивают с углесодержащим связующим в смесителе при комнатной температуре в течение 1 ч. После смещения прессуют заготовки деталей узлов трения при давлении прессования 50-200 кгс/см и получают заготовки, имеющие пористость 30-507Лля жидкофазной пропитки берут кремний кристаллический, в составе которого имеется железо и алюминий, Кремний с введенным в него железом и алюминием йлавят, нагревают до 1800-1950 С и пропитывают заготовки деталей из графита. В процессе пропитки заготовок иэ графита кремний реагирует с углеродом, образуя карбид кремния. При этом часть пор заполняется кремнием, содержащим железо и алюминий.Конечный состав компонентов материала определяют методом химического анализа.По описанной технологии иэготовлены детали узлов трения, имеющие различньп химический состав.П р и м е р 1. 5 кг графитового порошка, полученного иэ отходов механической обработки графита с размером частиц не более 0,2 мм, смешивают в течение 1 ч с 1 кг лульвер112 1250 15 30 збакелита. Из полученной композиции прессуют заготовки деталей узлов трения размерами; диаметр 20-380 мм, высота 5-60 ми, при удельном давлении прессования 50 кгс/см и темпео5 ратуре 150 С, Затем заготовки термообрабатывают в засыпке из углеродного порошка в электрической печи любого типа при 900-1000 С в течение 6-7 ч. 10Для получения пропитки в графитовый тигель загружают 7 кг кремния кристаллического, 3 кг отходов от механической обработки не легированной углеродной стали и 0,2 кг отходов от механической обработки алюминия. Расплав нагревают до 1900 С в электрической печи и в него погружают термообработанные заготовки. Через 25 мин пропитанные заготовки 20 извлекают иэ расплава и охлаждают до комнатной температуры.Полученные детали узлов трения имеют следующий следующий конечный состав, мас. : 25Графит 7Кремний 14Алюминий 1Железо 26Карбид кремния 52П р и м е р 2. 4,4 кг графитового порошка зернистостью не более 0,35 мм, как в примере, 1, смешивают в течение 1 ч с 0,8 кг пульвербакелита. Иэ полученной композиции прессуют заготовки деталей узлов35 трения тех же размеров, что и в примере 1 при 170 РС. Затем заготовки пропитывают специально приготовленным расплавом при 1800- 1850 С в течение 30 мин. Расплав гоо 40 товят таким же способом, как и в примере 1, при следующем соотношении компонентов, кг: кремний кристаллический 3,4; железо 1,6 алюминий 0,2. После извлечения из печи определяют химический состав по той же методике.Полученные детали узлов трения имеют следующий конечный состав, мас. :ГраФит 1550Кремний 23Алюминий 2Железо 27Карбид кремния 33 П р и м е р 3. 4 кг графитового 55 порошка зернистостью не более 0,5 мм полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 0,8 кг пульвербакелита. Из получеццой композиции прессуют заготовки деталей узлов трения тех же размеров и таким же способом, что и н примере 1, и термообрабатывают при аналогичных условиях. Затем заготовки пропитывают, как и в примере 1, при 1950"С в течение 15 мцц.,ля пропитки готовят состав, кг, кремний кристаллический 3,4; железо 1; алюминиц 0,4, После извлечения из печи определяют химический состав по той же методике, что и в примере 1.Полученные детали узлов трения имеют следующий конечный состав, мас. :Графит 12Кремний 30Алюминий 5Железо 16Карбид кремния 37П р и м е р 4. 6 кг графитового порошка зернистостью це более 0,1 мм полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 0,8 кг пульгербакелита. Из полученной композиции прессуют при удельном давлении прессования 10 кгс/см детали узлов трения тех же размеров, что и в примере 1. Затем их термообрабатывают, пропитывают тем же способом, что и в примере 1, при 1950 С в течение 20 мин. 1 ля пропитки готовят состав, кг: кремнии кристаллический 3,8; железо 1,5; алюминий 0,8. Полученные детали узлов трения имеют следующий конечный состав, мас. ;Графит 25Кремний 14Алюминий 7Железо 18Карбид кремния 36П р и м е р 5. 3,8 кг графитового порошка зернистостью менее 0,63 мм, полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 0,6 кг пульвербакелита. Из полученной композиции прессуют при удельном давлении прессования 50 кгс/см детали узлов трения тех же размеров, что и в примере 1. Затем термообрабатывают и пропитывают тем же способом, ,что в примере 1, при 1800 ОС в течение 45 мин. Для пропнтки готовят состав, кг: кремний кристаллический 2,6; железо 1,8; алюминий 0,8.1121250 Среда и условия испытаний 1 Свойства . 1 Вода 25 С 3800 2600 3100 Вода 25 С 630 780 800 Вода 25 С Предельная деФормация разрушения, Х 0,32 0,30 0,24 3,410 2,3-10 2,710Вода 25 С 0,04 0,04 0,04 0,09 857 Фосфорная кислота, кипячение947 серная кислота, кипячение 0,07 0,08 0,30 Потери веса, 3 0,34 0,32 Ресурс работы, 4 1800 1820 1720 Полученные детали узлов тренияимеют следующий конечный состав,мас,й.Графит 5Кремний 19Алюминий 10Железо 30Карбид кремния 37 П р и м е р б. 5,5 кг графитового порошка зернистостью не более 1,0 мм, полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 1 кг пульвербакелита. Из полученной композиции прессуют заготовки узлов трения тех же размеров, чтои в примере 1, и тем же способом, что в примере 1. Зятем заготовки колец пропитывают тем же способом, что и в примере 1, при 1850 С в течение 35 мин. Для пропитки готовят состав, кг: кремний кристаллический 5,5; железо, 0,8; алюминий О, 1. Предел прочности присжатии, кгс/см Предел прочности приизгибе, кгс/см Газопроницаемость, см /с Вода 25 С Коэффициент тренияКоррозионная стойкость Полученные детали узлов тренияимеют следующий конечный состав,мас.7:Графит 195 Кремний 38Алюминий 0,5Железо 12,5Карбид кремния 30В таблице представлены сравнительные результаты Физико-механических свойств, коррозионной стойкости, газопроницаемости, предельной деформации разрушения и ресурса работы материалов предложенного 15 состава (примеры 1-4), составов сзапредельными значениями (примеры5-6) с прототипом.Как видно иэ таблицы, предполагаемый композиционный материал облада ет по сравнению с прототипом в 24 раза более высокой предельной деформацией разрушения и имеет 1,31,5 раза более высокийресурс работы.1121250 Продолжение таблицы Прототип Свойства 456 Предел, прочности присжатии, кгс/смф 3600 2500 3000 3300 Предел прочности приизгибе, кгс/см 560 610 580 710 Предельная деформация разруюения, Х 0,08. 0,10 0,18 0,28 2,2 10 5,610 2,1 10 216 10 Газонроницаемость, смф(сКоэффициент тренияКоррозионная стойкость 0,05 0,06 0,06 0,04 0,14 0,10 0,12 0,08 0,50 0,58 Потери веса, 3 0,62 0,33 Ресурс работы, 4 1200 1240 1680 1760 . Заказ 7882/ 17 Тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5