RU2501768C1 - Шихта для изготовления алюмооксидной керамики - Google Patents
Шихта для изготовления алюмооксидной керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501768C1 RU2501768C1 RU2012129722/03A RU2012129722A RU2501768C1 RU 2501768 C1 RU2501768 C1 RU 2501768C1 RU 2012129722/03 A RU2012129722/03 A RU 2012129722/03A RU 2012129722 A RU2012129722 A RU 2012129722A RU 2501768 C1 RU2501768 C1 RU 2501768C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- charge
- particles
- dioxide
- average size
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства технической керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления керамических бронеэлементов. Сущность изобретения заключается в том, что в шихте для изготовления керамики, содержащей смесь частиц оксида алюминия, диоксида титана, диоксида марганца и диоксида циркония, согласно изобретению от 5 до 10% входящих в состав шихты частиц имеет средний размер не более 120 нм, а остальная часть входящих в состав шихты частиц имеет средний размер от 0,5 до 2 мкм, при этом вышеуказанные компоненты входят в состав шихты при следующем соотношении, мас.%: оксид алюминия 92-96; диоксид титана 1-3; диоксид марганца 1-3; диоксид циркония 1-6. Технический результат - разработка шихты для изготовления керамического материала, имеющего высокую твердость, вязкость разрушения и относительно невысокую плотность при обеспечении относительно низкой температуры спекания шихты. 1 з.п. ф-лы, 5 пр.
Description
Изобретение относится к области производства технической керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления керамических бронеэлементов.
В последнее время все большее распространение получают керамические материалы, основу которых составляет оксид алюминия (алюмооксидная керамика). Указанные материалы обладают высокими механическими характеристиками: твердостью, модулем упругости, прочностью, износостойкостью, стойкостью к ударным нагрузкам.
Состав шихты для изготовления керамики на основе оксида алюминия, как правило, содержит ряд добавок, введение которых обуславливает направленную модификацию свойств получаемого из шихты керамического материала.
Так, известно, что для снижения температуры спекания шихты на основе оксида алюминия, который имеет высокую температуру плавления, в состав указанной шихты вводят добавки диоксида титана и диоксида марганца [см., например, RU 2111935, RU 94026815].
Известны составы шихты на основе оксида алюминия, содержащие помимо добавок диоксида титана и диоксида марганца, добавку диоксида циркония, обеспечивающую повышение прочности получаемой из указанной шихты керамики [см., например, СА 1253176, US 5183610, US 5147833].
В качестве ближайшего аналога авторами заявляемого изобретения выбрана шихта, описанная в US 5147833.
Данная шихта содержит оксид алюминия в количестве 50-94 масс.%,, по 0,25-3 масс.% диоксида титана и диоксида марганца, а также диоксид циркония в количестве 6-50 масс.%.
Состав данной шихты характеризуется относительно высоким содержанием диоксида циркония, что позволяет повысить прочность на разрыв получаемой керамики.
Однако, как показывают исследования, относительно большое количество диоксида циркония приводит к снижению твердости изготавливаемой керамики.
Кроме того, использование в составе рассматриваемой шихты относительно большого количества диоксида циркония, который имеет высокую плотность, приводит к утяжелению получаемого керамического материала.
Задачей заявляемого изобретения является разработка шихты для изготовления керамического материала, имеющего высокую твердость, вязкость разрушения и относительно невысокую плотность при обеспечении относительно низкой температуры спекания шихты.
Сущность изобретения заключается в том, что в шихте для изготовления керамики, содержащей смесь частиц оксида алюминия, диоксида титана, диоксида марганца и диоксида циркония, согласно изобретению от 5 до 10% входящих в состав шихты частиц имеет средний размер не более 120 нм, а остальная часть входящих в состав шихты частиц имеет средний размер от 0,5 до 2 мкм, при этом вышеуказанные компоненты входят в состав шихты при следующем соотношении, масс.%:
оксид алюминия | 92-96 |
диоксид титана | 1-3 |
диоксид марганца | 1-3 |
диоксид циркония | 1-6. |
В частном случае выполнения изобретения шихта дополнительно содержит оксид меди или оксид железа (III) в количестве от 0,4 до 0,6 масс.%.
Качественный и количественный состав шихты для изготовления алюмооксидной керамики, а также распределение частиц входящих в шихту компонентов по размеру (гранулометрический состав) были подобраны авторами заявляемого изобретения экспериментально.
Основу заявляемой шихты составляет оксид алюминия. Преимущественным является использование оксида алюминия в форме корунда (α-Al2O3). Благодаря высокому содержанию оксида алюминия, который имеет высокую твердость и относительно низкую плотность, обеспечивается высокий уровень твердости и относительно низкая плотность получаемой из заявляемой шихты керамики.
Введение добавок диоксида титана (TiO2) и диоксида марганца (MnO2) в заявляемых количественных пределах обеспечивает значительное снижение температуры спекания шихты (до 1250-1380°С). Введение в состав шихты диоксида титана и диоксида марганца в количестве более 3 масс.% приводит к ухудшению таких показателей керамики, как прочность и твердость, а также к повышению температуры спекания шихты. При введении в состав шихты диоксида титана и диоксида марганца в количестве менее 1 масс.% не обеспечивается заметного снижения температуры спекания шихты.
Использование в составе шихты диоксида циркония (ZrO2) в заявляемых количественных пределах наряду с улучшением прочностных характеристик керамики обеспечивает повышение ее твердости и вязкости разрушения без заметного утяжеления керамики. Введение диоксида циркония в количестве более 6 масс.%, как показали исследования авторов, ведет к снижению твердости при одновременном повышении плотности получаемой керамики. Введение указанного компонента в количестве менее 1 масс.% не позволяет обеспечить требуемые характеристики прочности, твердости, вязкости разрушения и плотности получаемого керамического материала.
Важным в заявляемой шихте является то, что от 5 до 10% входящих в ее состав частиц компонентов имеют средний размер не более 120 нм, а остальные частицы имеют средний размер от 0,5 до 2 мкм. При указанном соотношении частиц разного размера в шихте достигается их плотная упаковка, что способствует улучшению физико-механических характеристик полученной из шихты керамики, таких как твердость и вязкость разрушения.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является получение шихты для изготовления керамического материала, имеющего высокую твердость, вязкость разрушения и относительно невысокую плотность при обеспечении относительно низкой температуры спекания шихты.
В частном случае выполнения изобретения дополнительное введение в шихту оксида меди (CuO) или оксида железа (III) (Fe2O3) способствует снижению плотности.
Для получения шихты ее компоненты смешивают в требуемом массовом соотношении по известным технологиям с получением однородной смеси мелкодисперсных частиц шихты требуемого гранулометрического состава. В частности, используют технологию совместного мокрого или сухого помола компонентов шихты с одновременным их перемешиванием, например, в шаровой мельнице или вибромельнице, при этом требуемый гранулометрический состав в готовой смеси обеспечивается режимом помола.
Керамические изделия из шихты получают по традиционной технологии, включающей формование изделия методом полусухого прессования, холодного или горячего литья, экструзии, последующую сушку полученной сырой заготовки и спекание (обжиг) при температуре 1250-1380°С в окислительной среде.
Возможность реализации заявляемого изобретения показана в примерах конкретного выполнения.
Пример 1.
Готовили шихту следующего состава, масс.%:
α-Al2O3 - 94,8;
TiO2 - 1,6;
MnO2 - 1,6;
ZrO2 - 2.
Осуществляли мокрый помол и одновременное смешивание компонентов шихты в шаровой мельнице, при этом задавали такой режим помола, при котором в полученной шихте частицы со средним размером не более 120 нм составляли 6%, а остальную часть шихты составляли частицы со средним размером 0,5-2 мкм.
Температура спекания шихты составляла 1350°С.
Полученный после спекания шихты керамический материал имел следующие характеристики.
Плотность - 3,90 г/см3, твердость по Виккерсу (HV) - 19,2, вязкость разрушения - 5,6 МН*м-3/2.
Пример 2.
Готовили шихту следующего состава, масс.%:
α-Al2O3 - 92,06;
TiO2 - 1,57;
MnO2 - 1,57;
ZrO2 - 4,80.
Осуществляли мокрый помол и одновременное смешивание компонентов шихты в шаровой мельнице, при этом задавали такой режим помола, при котором в полученной шихте частицы со средним размером не более 120 нм составляли 10%, а остальную часть шихты составляли частицы со средним размером 0,5-2 мкм.
Температура спекания шихты составляла 1380°С.
Полученный после спекания шихты керамический материал имел следующие характеристики.
Плотность - 4,02 г/см3, твердость по Виккерсу (HV) - 17,3,, вязкость разрушения - 6,1 MН*м-3/2.
Пример 3.
Готовили шихту следующего состава, масс.%:
α-Al2O3 - 94,8;
TiO2 - 1,5;
MnO2 - 1,5;
ZrO2 - 1,8;
Fe2O3 - 0,4.
Осуществляли сухой помол и одновременное смешивание компонентов шихты в шаровой мельнице, при этом задавали такой режим помола, при котором в полученной шихте частицы со средним размером не более 120 нм составляли 8%, а остальную часть шихты составляли частицы со средним размером 0,5-2 мкм.
Температура спекания шихты составляла 1340°С.
Полученный после спекания шихты керамический материал имел следующие характеристики.
Плотность - 3,86 г/см3, твердость по Виккерсу (HV) - 18,6,, вязкость разрушения -5,4 МН*м-3/2.
Пример 4.
Готовили шихту следующего состава, масс.%:
α-Al2O3 - 94,8;
TiO2 - 1,5;
MnO2 - 1,5;
ZrO2 - 1,8;
CuO - 0,4.
Осуществляли сухой помол и одновременное смешивание компонентов шихты в шаровой мельнице, при этом задавали такой режим помола, при котором в полученной шихте частицы со средним размером не более 120 нм составляли 8%, а остальную часть шихты составляли частицы со средним размером 0,5-2 мкм.
Температура спекания шихты составляла 1320°С.
Полученный после спекания шихты керамический материал имел следующие характеристики.
Плотность - 3,95 г/см3, твердость по Виккерсу (HV) - 17,3, вязкость разрушения - 5,1 МН*м-3/2.
Пример 5 (сравнительный).
Готовили шихту следующего состава, масс.%:
α-Al2O3 - 87,90;
TiO2 - 1,5;
MnO2 - 1,5;
ZrO2 - 9,1.
Осуществляли мокрый помол и одновременное смешивание компонентов шихты в шаровой мельнице, при этом задавали такой режим помола, при котором в полученной шихте частицы со средним размером не более 120 нм составляли 10%, а остальную часть шихты составляли частицы со средним размером 0,5-2 мкм.
Температура спекания шихты составляла 1430°С.
Полученный после спекания шихты керамический материал имел следующие характеристики.
Плотность - 4,3 г/см, твердость по Виккерсу (HV) - 14,8, вязкость разрушения - 6,2 МН*м-3/2.
Данный пример показывает, что использование в составе шихты диоксида циркония в количестве более 6 масс.% приводит к заметному снижению твердости керамики.
Как видно из примеров конкретного выполнения, керамический материал, полученный из заявляемой шихты, обладает высокой твердостью, вязкостью разрушения, имеет относительно небольшую плотность. При этом температура спекания шихты является относительно низкой и не превышает 1350°С.
Claims (2)
1. Шихта для изготовления керамики, содержащая смесь частиц оксида алюминия, диоксида титана, диоксида марганца и диоксида циркония, отличающаяся тем, что от 5 до 10% входящих в состав шихты частиц имеет средний размер не более 120 нм, а остальная часть входящих в состав шихты частиц имеет средний размер от 0,5 до 2,0 мкм, при этом вышеуказанные компоненты входят в состав шихты при следующем соотношении, мас.%:
оксид алюминия 92-96
диоксид титана 1-3
диоксид марганца 1-3
диоксид циркония 1-6
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оксид меди или оксид железа(III) в количестве от 0,4 до 0,6 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012129722/03A RU2501768C1 (ru) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Шихта для изготовления алюмооксидной керамики |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012129722/03A RU2501768C1 (ru) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Шихта для изготовления алюмооксидной керамики |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2501768C1 true RU2501768C1 (ru) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012129722/03A RU2501768C1 (ru) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Шихта для изготовления алюмооксидной керамики |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2501768C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563261C1 (ru) * | 2014-06-25 | 2015-09-20 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Шихта для керамического материала |
RU2595750C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛОКС" | Способ приготовления шихты для алюмооксидной керамики (варианты) |
RU2633463C1 (ru) * | 2016-07-29 | 2017-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛОКС" | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ (варианты) |
RU2710341C1 (ru) * | 2019-03-18 | 2019-12-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе системы диоксида циркония - оксида алюминия - оксида кремния |
RU2738880C1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-12-17 | Андрей Михайлович Абызов | Способ получения и материал алюмооксидной керамики |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5147833A (en) * | 1987-07-22 | 1992-09-15 | Champion Spark Plug Company | Alumina-zirconia ceramic |
RU2033987C1 (ru) * | 1992-01-31 | 1995-04-30 | Лукин Евгений Степанович | Шихта для получения пористого керамического материала |
RU2033986C1 (ru) * | 1992-07-20 | 1995-04-30 | Малое предприятие - Научно-производственная фирма "Технокерам" | Полупроводниковый материал |
RU2096384C1 (ru) * | 1996-03-19 | 1997-11-20 | Акционерное общество открытого типа "Прогресс" | Керамический материал |
WO2008025441A1 (de) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Gebranntes feuerfestes keramisches produkt |
-
2012
- 2012-07-12 RU RU2012129722/03A patent/RU2501768C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5147833A (en) * | 1987-07-22 | 1992-09-15 | Champion Spark Plug Company | Alumina-zirconia ceramic |
RU2033987C1 (ru) * | 1992-01-31 | 1995-04-30 | Лукин Евгений Степанович | Шихта для получения пористого керамического материала |
RU2033986C1 (ru) * | 1992-07-20 | 1995-04-30 | Малое предприятие - Научно-производственная фирма "Технокерам" | Полупроводниковый материал |
RU2096384C1 (ru) * | 1996-03-19 | 1997-11-20 | Акционерное общество открытого типа "Прогресс" | Керамический материал |
WO2008025441A1 (de) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Gebranntes feuerfestes keramisches produkt |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2563261C1 (ru) * | 2014-06-25 | 2015-09-20 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Шихта для керамического материала |
RU2595750C1 (ru) * | 2015-04-30 | 2016-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛОКС" | Способ приготовления шихты для алюмооксидной керамики (варианты) |
RU2633463C1 (ru) * | 2016-07-29 | 2017-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛОКС" | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ (варианты) |
RU2710341C1 (ru) * | 2019-03-18 | 2019-12-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал с низкой температурой спекания на основе системы диоксида циркония - оксида алюминия - оксида кремния |
RU2738880C1 (ru) * | 2020-03-17 | 2020-12-17 | Андрей Михайлович Абызов | Способ получения и материал алюмооксидной керамики |
RU2738880C9 (ru) * | 2020-03-17 | 2021-02-03 | Андрей Михайлович Абызов | Способ получения и материал алюмооксидной керамики |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2501768C1 (ru) | Шихта для изготовления алюмооксидной керамики | |
KR101330767B1 (ko) | 지르코니아계 및 세륨 옥사이드계 소결 비드 | |
RU2201906C2 (ru) | Спеченный материал на основе двуокиси циркония и способ его изготовления | |
JP4465173B2 (ja) | 複合セラミックスおよびその製法 | |
US8074472B2 (en) | Grinding beads and method of producing the same | |
DE202012012495U1 (de) | Feuerfestes Erzeugnis | |
JP7357149B2 (ja) | ジルコニアセラミック、ジルコニアセラミックの製造方法、その使用、及び、それを含む組成物 | |
JP2013514104A (ja) | 酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムを主要な構成成分としてなるセラミック複合材料 | |
EP3027579A1 (de) | Gesinterte kugel | |
DE102016225655A1 (de) | Teilchen für monolithisches feuerfestes Material | |
US9040440B2 (en) | Method of toughening alumina | |
EP2949633B1 (de) | Transparente Spinellkeramiken und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
CN103193481B (zh) | 一种氧化锆制品的制备方法 | |
RU2215712C1 (ru) | Шихта для получения легковесных высокопрочных керамических пропантов | |
RU2507057C1 (ru) | Полизернистая масса для изготовления высокоструктурного абразивного инструмента | |
RU2529540C2 (ru) | Композиционный керамический материал | |
RU2633463C1 (ru) | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ (варианты) | |
RU2527052C2 (ru) | Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента | |
DE102017200586A1 (de) | Herstellung von dickwandigen Bauteilen mittels Spritzgießen | |
KR20200133119A (ko) | 지르코니아계 세라믹 비드 및 그 제조 방법 | |
CN112537957A (zh) | 氧化锆陶瓷及其制备方法和应用 | |
KR20200133121A (ko) | 알루미나 지르코니아가 첨가된 세라믹 비드의 제조방법 | |
WO2001070643A2 (en) | Wear resistant ceramic | |
JPS61256963A (ja) | 高強度アルミナ焼結体及びその製造方法 | |
RU2379257C1 (ru) | Способ изготовления изделий из корундовой керамики |