SU1073230A1 - Refractory ceramic material - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к неорганическим материалам и может Сыть использовано в огнеупорной пром шлеН мости, металлургии, энергетике.The invention relates to inorganic materials and can be used in refractory industrial bridges, metallurgy, energy.

Известен керамический материал на основе нитрида алюмини , который дл  повышени  термостойкости дополнительно содержит 20-25 вес.% муллита в виде нитевидных кристаллов.. Получают этот материал гор чим прессованием при , давлении 250 кг/с и выдержке 30 мин, ij .A ceramic material based on aluminum nitride is known, which, to improve heat resistance, additionally contains 20-25 wt.% Mullite in the form of threadlike crystals. This material is obtained by hot pressing at a pressure of 250 kg / s and holding for 30 minutes, ij.

Полученный материал имеет следующие Свойства: плотность 3,71 г/см, пористость 29%, предел прочности на сжатие 25 кг/мм, термостойкость .(число теплосмен без разрхтгени  850°С - проточна  вода ) v 200 циклов.The resulting material has the following properties: a density of 3.71 g / cm, a porosity of 29%, a compressive strength of 25 kg / mm, heat resistance (the number of heat changes without raztrgeni 850 ° C - running water) - 200 cycles.

Известен керамический материал на основе нитрида алюмини , в который дл  повышени  термостойкости и механической прочности введены алю миниева  пудра 1-5% и алн лоборосиликатныеволокна 19-35%. Получают этот материал прессованием с последующим спеканием при в среде азоfa И .A ceramic material based on aluminum nitride is known, in which, to increase heat resistance and mechanical strength, aluminum powder 1-5% and aln loborosilicate fibers 19-35% are introduced. This material is obtained by extrusion, followed by sintering in an azof i environment.

Полученный материал имеет следующие свойства: термостойкость (l OO Cвоздух 20°) 45 циклов, предел прочности на сжатие 23,4 кг/мм. The resulting material has the following properties: heat resistance (l OO C air 20 °) 45 cycles, compressive strength 23.4 kg / mm.

Недостатками этих материалов  вл ютс  относительно низка  прочность и термостойкость.The disadvantages of these materials are relatively low strength and heat resistance.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  керс1мический материг1Лна основе нитрида алюмини , обладающий достаточной термостойкостью и прочностью при температурах до 1000°С. Этот материал состоит из нитрида алюмини  и/илИ нитрида кремни  с добавками 250% пороппса, La, Се, Se, Y, а также Ь 50% порошка или нитевидных кристаллов карбида кремни , нитрида бора или углерода по отдельноети или в смеси з .The closest to the proposed one is a kersemy material based on aluminum nitride, which has sufficient heat resistance and strength at temperatures up to 1000 ° C. This material consists of aluminum nitride and / or silicon nitride with the addition of 250% poropps, La, Ce, Se, Y, as well as 50 50% of silicon carbide powder or whiskers, boron nitride or carbon separately or in a mixture of h.

Недостатками известного материала  вл ютс  низка  термостойкость при .температурах выше и невысока  прочность, например, на сжатие при пористости 20-30%.The disadvantages of this material are low heat resistance at higher temperatures and low strength, for example, in compression with a porosity of 20-30%.

Цель изобретени  - повышение термостойкостй и прочности керамического материала.The purpose of the invention is to increase the heat resistance and strength of the ceramic material.

Поставленна  цель достигаетс  тем что высокотемпературный керамический материал, включающий нитрид алюмини The goal is achieved by the fact that a high-temperature ceramic material including aluminum nitride

карбид кремни  и иттрийсодержгццее соединение, в качестве последнего содержит оксид иттри  или алюмоиттриёвый гранат и дополнительно карбид титана при следующем соотношении кo 4пoнeнтoв, мас.%:silicon carbide and yttrium-containing compound, as the latter contains yttria or yttrium aluminum garnet and, in addition, titanium carbide in the following ratio to 4 ppm, wt%:

Нитрид алюмини  20-70 Карбид кремни  5-50 . Оксид иттри  илиалюмЪ-иттриевый гранат2-20Aluminum nitride 20-70 Silicon carbide 5-50. Yttrium oxide or alum-yttrium garnet2-20

Карбид титана -20-50 Оптимальна  добавка карбида титана находитс  в пределах 2:0-50%.Titanium carbide -20-50. The optimum addition of titanium carbide is in the range of 2: 0-50%.

При дальнейшем увеличении доба:вки карбида титана термостойкость и прочность материала увеличиваетс  незначительно . При уменьшении содержани  этой добавки указанные свойства умен шаютс .«With a further increase in the addition of titanium carbide, the heat resistance and strength of the material increase slightly. When reducing the content of this additive, these properties decrease. "

КерЭАфческий материал получают следующим образом.A cERAphic material was prepared as follows.

Порошки указанных компонентов (A1N, SIG, или , TiC) смешивают в необходимс к соотношении . Из полученной смеси прессуют заготовки (в гидростате без добавки св зующего при 5-10 кбар или однооснам прессованием с добавкой,водного раствора Поливинилового спИрта при давлении 10-40 .кг/мм) которые спекают при 1700-1850 0 в среде азота или аргона.The powders of the indicated components (A1N, SIG, or TiC) are mixed in the required ratio. From the resulting mixture, blanks are pressed (in a hydrostat without a binding agent at 5-10 kbar or monoaxial by pressing with an additive, an aqueous solution of Polyvinyl alcohol at a pressure of 10-40 kg / mm) which is sintered at 1700-1850 0 in a nitrogen or argon medium.

Изготовлены образцы материала из компонентов, указанных в прототипе, и испытаны на термостойкость (число теплосмен без разрушени  1250°С вода ) , а также определена прочность образцов при одноосном сжатии. В табл. 1 приведены предлагаемые свойства керамического материала.Material samples were made from the components indicated in the prototype and tested for heat resistance (the number of heat changes without breaking 1250 ° C water), and the strength of the samples under uniaxial compression was determined. In tab. 1 shows the proposed properties of the ceramic material.

В табл. 2 приведены свойства предлагаемых составов.In tab. 2 shows the properties of the proposed formulations.

Термостойкость оцениваетс  на образцах цилиндрической формы диаметром 20 мм, высотой 10-15 мм до разрушени .Heat resistance is estimated on cylindrical specimens with a diameter of 20 mm and a height of 10-15 mm before destruction.

Как видно из табл. 2, прочность на сжатие предлагаемого материгша в А 1,5 раза, а термостойкость раза выше чем у прототипа.As can be seen from the table. 2, the compressive strength of the proposed material is A 1.5 times, and the heat resistance is several times higher than that of the prototype.

Полученный материал может быть использован в качестве огнеупорной керамики, способной вьщержать резкие теплосмены без разрушени  и работать в агрессивных средах.The resulting material can be used as refractory ceramics that can abruptly shift thermally without destroying and work in aggressive environments.

т a б л и ц a 1t a b l and c a 1

10 1010 10

70 50 70 40 28 70 30 20 48 5070 50 70 40 28 70 30 20 48 50

22

10 10 10 1010 10 10 10

Характеристика материалаCharacteristics of the material

СоставComposition

Пористость, %Porosity,%

2323

2020

2020

2323

4040

SOSO

22

10ten

Т a б л и ц a 2T a b l and c a 2

Термостойкость вода циклHeat resistance water cycle

Claims (1)

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий нитрид алюминия, карбид кремния и иттрийсодержащее соединение, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения термостойкости и прочности, в; качестве последнего он содержит оксид иттрия или алюмо-иттриевый гранат и дополнительно - карбид титана при следующем соотношении компонентов, мае.%:HIGH TEMPERATURE CERAMIC MATERIAL, including aluminum nitride, silicon carbide and a yttrium-containing compound, which is related to the fact that, in order to increase heat resistance and strength, c; as the latter, it contains yttrium oxide or yttrium aluminum garnet and additionally titanium carbide in the following ratio of components, May.%: Нитрид алюминия Aluminum nitride 20-70 20-70 Карбид’кремния Silicon carbide 5-50 5-50 Оксид иттрия или Yttrium oxide or алюмо-иттриевый yttrium aluminum гранат Garnet 2-20 2-20 Карбид титана Titanium carbide 20-50 20-50 м со N3 СО.m with N3 CO.