RU2394004C1 - Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики - Google Patents
Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2394004C1 RU2394004C1 RU2009118565/03A RU2009118565A RU2394004C1 RU 2394004 C1 RU2394004 C1 RU 2394004C1 RU 2009118565/03 A RU2009118565/03 A RU 2009118565/03A RU 2009118565 A RU2009118565 A RU 2009118565A RU 2394004 C1 RU2394004 C1 RU 2394004C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zircon
- zirconium dioxide
- zirconia
- ceramic
- amount
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения огнеупорных и керамических изделий на основе циркона и может быть использовано в машиностроении, авиационной и электротехнической промышленности. Состав шихты содержит, мас.%: цирконовый концентрат 84-86 фракции 1-2 мкм с оксидом алюминия в количестве не более 0,2% и диоксид циркония, стабилизированный 5% оксида иттрия, 14-16 фракции 15-20 нм. Изобретение позволяет получить плотную мелкозернистую не содержащую стеклофазы керамику на основе циркона. 1 ил, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения огнеупорных и керамических изделий на основе циркона и может быть использовано в машиностроении, авиационной и электротехнической промышленности.
Известен огнеупорный материал, полученный из шихты на основе циркона и двуокиси циркония, содержащей от 5 до 40% циркона, следующего химического состава, мас.%: ZrO2+HfO2 83-96; SiO2 1,7-14; TiO2 0,2-3; Y2O3 0,4-5; Аl2O3 0,2-2,5; примеси <1 (Патент РФ №2201906, МПК С04В 35/484, С04В 5/43. Опубл. 2003.04.10).
Недостатком данной шихты является использование циркона, частицы которого имеют средний диаметр 4,7 мкм, а средний размер частиц двуокиси циркония составляет от 3,5 до 10 мкм, что не позволяет достичь высокой плотности материала. Введение в шихту добавок в виде TiO2 и Аl2O3 вызывает образование стеклофазы, что снижает огнеупорность цирконовой керамики.
Наиболее близким к заявляемому объекту является изобретение (Патент US №4888313, МПК С04В 35/48, С04В 35/66. Опубл. 1989.12.19), в котором огнеупорная керамика для работы с расплавленными металлами, состоящая из 80-99 мас.% диссоциированного циркона и 1-20 мас.% диоксида циркония, получена спеканием при температуре 1700°С.
Недостатком указанного изобретения является использование диссоциированного циркона, который представляет собой продукт, полученный путем обработки цирконового песка в плазменной печи, состоящий из аморфного SiO2, в который вкраплены кристаллы ZrO2.
Применение нестабилизированного диоксида циркония способствует образованию микротрещин в керамике, т.к. при охлаждении происходит полиморфное превращение тетрагонального диоксида циркония в моноклинный с увеличением объема до 5%, а при повторном нагреве будет происходить обратный переход с уменьшением объема. Размер частиц используемого порошка диоксида циркония составляет от 0,5 до 10 мкм, что не способствует равномерному распределению диоксида циркония в цирконовой матрице, следовательно, снижает прочность материала.
После спекания при температуре 1700-1710°С, что выше температуры диссоциации циркона, материал имеет фазовый состав, включая примерно 7,7 мас.% кварцевого стекла, примерно 69 мас.% циркона, и примерно 23,1 мас.% диоксида циркония. Диоксид циркония присутствует в виде агломератов диаметром приблизительно 12 мкм, состоящих из зерен диаметром примерно 3 микрона, а также в виде отдельных диспергированных зерен со средним размером приблизительно 3 мкм, что больше критического размера, при котором зерна диоксида циркония будут испытывать самопроизвольное полиморфное превращение из тетрагональной в моноклинную модификацию с увеличением объема, разрыхляя тем самым структуру материала и снижая его прочностные характеристики.
Технический результат предполагаемого изобретения заключается в повышении плотности огнеупорной керамики на основе циркона за счет исключения стеклофазы.
Указанная цель достигается тем, что шихта для получения плотной огнеупорной керамики, включающая цирконовый концентрат фракции 1-2 мкм с оксидом алюминия в количестве не более 0,2 мас.%, содержит диоксид циркония фракции 15-20 нм, стабилизированный оксидом иттрия в количестве 5 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Цирконовый концентрат | 84-86 |
| Диоксид циркония | 14-16 |
Введение диоксида циркония обосновано тем, что данное соединение не вступает во взаимодействие с цирконом с образованием легкоплавких соединений и не способствует его разложению при высоких температурах. Также введение диоксида циркония в керамические материалы позволяет повысить их прочность и вязкость разрушения. Оксид иттрия, используемый в качестве стабилизирующей добавки для сохранения диоксида циркония в тетрагональной модификации, находится в виде твердого раствора замещения и не оказывает влияние на образование стеклофазы в отличие от оксидов магния и кальция, которые также применяются для стабилизации диоксида циркония, но способствуют термической диссоциации циркона.
Пределы содержания диоксида циркония в шихте выбраны из следующих соображений. При содержании диоксида циркония менее 14% керамика не обладает достаточной плотностью, а введение в шихту диоксида циркония в количестве, большем 16%, приводит к увеличению пористости керамики. Известно, что добавки наноразмерных порошков способствуют уплотнению керамики и снижению температуры при спекании.
Содержание оксида алюминия в цирконовом концентрате не более 0,2 мас.% вызвано тем, что наличие оксида алюминия способствует снижению температуры диссоциации циркона.
На чертеже представлена дифрактограмма керамического материала после спекания.
Изготовление изделий из шихты осуществляют следующим образом.
В качестве исходного материала используют циркон марки Zircon Standard Grade (Possen Erzconter), содержащий примеси в количестве, мас.%: 0,18 Аl2О3, 0,2 Fе2O3, 0,25 TiO2, 0,1 СаО, 0,03 MgO, 0,002 Сr2O3, 0,14 P2O3. Удельная поверхность порошка циркона, определенная методом БЭТ, составляет 0,59 м2/г.
Применяемый диоксид циркония, стабилизированный 5 мас.% оксида иттрия, имеет удельную поверхность 47,5 м2/г, порошок состоит практически из одной тетрагональной фазы и небольшого количества моноклинной фазы (следы).
Смешивание компонентов шихты проводят в планетарной мельнице САНД в жидкой среде, соотношение массы порошка и мелющих тел составляет 1:2. После сушки порошок имеет удельную поверхность 13,7 м2/г. Формование заготовок проводят методом полусухого прессования в стальной пресс-форме при давлении 250 МПа с добавлением 4% водного р-ра ПВС, спекание проводят на воздухе в электропечи сопротивления при температуре 1600°С.
Полученный керамический материал характеризуется остаточной пористостью не более 10%. Дифрактограмма керамического материала после спекания показывает, что фазовый состав материала состоит из циркона и тетрагонального диоксида циркония, следов других соединений не обнаружено. Циркон присутствует в виде зерен со средним размером 1-2 мкм. Средний размер зерен диоксида циркония составляет 0,5 мкм.
В таблице приведены составы шихты и свойства изделий, полученных по описанной технологии.
| Шихта | Состав шихты, мас.% | Плотность, г/см2 | |
| Цирконовый концентрат | Диоксид циркония | ||
| 1 | 95 | 5 | 3,8 |
| 2 | 90 | 10 | 3,88 |
| 3 | 85 | 15 | 4,05 |
| 4 | 80 | 20 | 3,89 |
Из таблицы видно, что наибольшая плотность керамического материала достигается при введении в шихту 15 мас.% ZrO2. При содержании диоксида циркония меньше или больше указанного количества происходит снижение плотности материала.
Таким образом, изобретение позволяет получить плотную огнеупорную мелкозернистую керамику на основе циркона, не содержащую стеклофазу.
Claims (1)
- Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики, содержащая циркон и диоксид циркония, отличающаяся тем, что содержит цирконовый концентрат фракции 1-2 мкм с оксидом алюминия в количестве не более 0,2 мас.% и диоксид циркония фракции 15-20 нм, стабилизированный оксидом иттрия в количестве 5 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Цирконовый концентрат 84-86 Диоксид циркония 14-16
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118565/03A RU2394004C1 (ru) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118565/03A RU2394004C1 (ru) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2394004C1 true RU2394004C1 (ru) | 2010-07-10 |
Family
ID=42684637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009118565/03A RU2394004C1 (ru) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2394004C1 (ru) |
-
2009
- 2009-05-18 RU RU2009118565/03A patent/RU2394004C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100447105C (zh) | 钛酸铝镁结晶构造体及其制备方法 | |
| RU2021225C1 (ru) | СПЕЧЕННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ α - ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЧЕННОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА | |
| JP3007684B2 (ja) | 熱衝撃抵抗性の向上したジルコン耐火物 | |
| US10167233B2 (en) | Product having a high alumina content | |
| KR20110020235A (ko) | 티탄산알루미늄계 세라믹스의 제조 방법 | |
| CN105294138A (zh) | 一种双峰氧化铝微粉及其制备方法 | |
| CN108137412B (zh) | 氧化锆-尖晶石熔融颗粒和由所述颗粒获得的耐火产品 | |
| JP5931542B2 (ja) | ジルコニア質焼結体からなる焼成用部材 | |
| Ganesh et al. | Formation and densification behavior of MgAl2O4 spinel: the influence of processing parameters | |
| Kumar et al. | Thermo-mechanical properties of mullite—zirconia composites derived from reaction sintering of zircon and sillimanite beach sand: Effect of CaO | |
| Anjali et al. | Low temperature in-situ reaction sintering of zircon: alumina composites trough spark plasma sintering | |
| RU2394004C1 (ru) | Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики | |
| JP6502495B2 (ja) | 制御されたサイズ分布を有するセラミック粉末 | |
| KR101694975B1 (ko) | 저온소결성 알루미나 및 저소다 알루미나의 제조방법 | |
| RU2440952C1 (ru) | Огнеупорный материал на основе циркона | |
| JP5745158B2 (ja) | Ａｔｚ溶融された粒子 | |
| JPS61132510A (ja) | 耐熱性複合酸化物粉末の製造方法 | |
| KR100486121B1 (ko) | 열팽창이 낮은 알루미늄 티타네이트- 지르코늄 티타네이트 세라믹 제조방법 | |
| JP5351405B2 (ja) | 耐摩耗性にすぐれたアルミナ質セラミックス | |
| JP6524012B2 (ja) | セラミックスの脱脂成型体を製造する方法 | |
| RU2422405C1 (ru) | Сырьевая смесь и способ получения высокопрочной огнеупорной керамики на ее основе | |
| CN104528817A (zh) | 钛酸铝粉体及其制备方法 | |
| RU2710341C1 (ru) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе системы диоксида циркония - оксида алюминия - оксида кремния | |
| RU2021229C1 (ru) | Шихта для изготовления керамических изделий сложной конфигурации | |
| JPS6059189B2 (ja) | 超緻密質ガラス炉用焼結耐火レンガ及びその製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160519 |