ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УДАРОВЯЗКОЙ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ Российский патент 1997 года по МПК C04B35/10 C04B35/111 

Изобретение относится к производству керамических материалов, а именно к получению корундовой керамики с повышенным коэффициентом интенсивности напряжений и ресурсом работы при ударных нагрузках, и может быть использовано при изготовлении керамических узлов оборудования, работающих в условиях интенсивной вибрации, высокоэнергетических воздействий ударно-взрывного характера.

Известен состав шихты корундовой керамики с вязкостью разрушения от 3,5 до 4,0 МПа м^-1/2 и пределом прочности на изгиб 280 300 МПа [1] Для изготовления материала с такой прочностью известен состав шихты [2] мас. Al₂O₃/Г-00/ 93,04; MnCO₃ 3,76; SiO₂ 2,72; Cr₂O₃ 0,48. Добавки хрома, кремния, марганца формируют оптимальную плотную микроструктуру материала, обеспечивающую достаточную механическую прочность материала.

Недостатком этого способ получения корундовой керамики является большой расход высокочистых реагентов и недостаточно высокие прочностные характеристики, снижающие эксплуатационные возможности керамического материала.

Цель изобретения разработка состава шихты для изготовления корундовой керамики с повышенным критическим коэффициентом интенсивности напряжений при сохранении прочности керамики на изгиб на уровне наиболее широко применяемой корундовой керамики типа ВК-94-1 [2] и сокращение расхода высокочистых реагентов.

Сущность изобретения заключается в том, что при подготовке шихты глинозем марки Г-00 смешивается с комплексной природной добавки огнеупорным бокситом следующего состава, мас. Al₂O₃ 69,4; SiO₂ 8,18; TiO₂ 3,42; Fe₂O₃ 2,55; MgO 1,10; Na₂O - 0,26; K₂O 0,54; P₂O₅ 0,40; ппп 13,61 при соотношении глинозема и боксита 3,5:1 (химический анализ боксита выполнен с точностью до 2 масс.).

В процессе термообработки формируется плотная микроструктура керамики с размерами зерна 3 8 мкм, которая содержит кроме корундовой шпинельную и кианитовую фазы. Оптимальное сочетание указанных фаз повышает упругие и прочностные характеристики керамики.

Способ осуществляют следующим образом.

Глинозем марки Г-00 смешивается с комплексной минеральной природной добавкой белыми бокситами следующего состава, мас. Al₂O₃ - 69,4; SiO₂ 8,18; TiO₂ 3,42; Fe₂O₃ 2,55; MgO 1,10; Na₂O 0,26; K₂O 0,54; P₂O₂ 0,54; V₂O₅ 0,40; ппп 13,61. Соотношение глинозем боксит в шихтовой смеси составляет 3,5:1. Смесь после помола просеивалась на сите 063. В качестве связки используют 5% -ный раствор карбоксиметилцеллюлозы. Из полученной шихты с усилием 35 50 МПа прессовали балочки размером 8 х 8 х 85. После сушки образцов на воздухе производили обжиг при температуре 1550 - 1600^oC.

Определение механических параметров керамики производили следующим образом. Прочность на изгиб определялась по трехточечной схеме с помощью разрывной машины РН-500. Критический коэффициент интенсивности напряжений определялся методом расчета распространения трещин после вдавливания идентора. В качестве испытательных образцов использовались балочки с обработанной поверхностью (см. табл.).

Сущность изобретения заключается в том, что при получении шихты глинозем марки Г-00 смешивают с природным огнеупорным бокситом следующего состава, мас.%: Al₂O₃ - 69,4; SiO₂ - 8,18; TiO₂ - 3,42; Fe₂O₃ - 2,55; MgO - 1,10; Na₂O - 0,26; K₂O - 0,54; P₂O₅ - 0,54; V₂O₅ - 0,40; ппп - 13,61 при массовом соотношении глинозема и боксита 3,5:1. Полученная корундовая керамика обладает повышенным коэффициентом интенсивности напряжений и может быть использована при изготовлении деталей оборудования, работающих при повышенных ударных нагрузках. 1 табл.

Шихта для изготовления ударовязкой корундовой керамики, содержащая глинозем марки Г-ОО, смешанный с оксидными добавками, отличающаяся тем, что в качестве оксидной добавки использован природный огнеупорный боксит следующего состава, мас.

Al₂O₃ 69,4
SiO₂ 8,18
TiO₂ 3,42
Fe₂O₃ 2,55
MgO 1,10
Na₂O 0,26
K₂O 0,54
P₂O₅ 0,54
V₂O₅ 0,40
ППП 13,61
причем глинозем и боксит смешаны в соотношении 3,5 1 мас.ч.