Высокотемпературный керамический материал Советский патент 1984 года по МПК C04B35/582 C04B35/565 

Изобретение относится к неорганическим материалам и может Сыть использовано в огнеупорной пром шлеН мости, металлургии, энергетике.

Известен керамический материал на основе нитрида алюминия, который для повышения термостойкости дополнительно содержит 20-25 вес.% муллита в виде нитевидных кристаллов.. Получают этот материал горячим прессованием при , давлении 250 кг/с и выдержке 30 мин, ij .

Полученный материал имеет следующие Свойства: плотность 3,71 г/см, пористость 29%, предел прочности на сжатие 25 кг/мм, термостойкость .(число теплосмен без разрхтгения 850°С - проточная вода ) v 200 циклов.

Известен керамический материал на основе нитрида алюминия, в который для повышения термостойкости и механической прочности введены алю миниевая пудра 1-5% и алнялоборосиликатныеволокна 19-35%. Получают этот материал прессованием с последующим спеканием при в среде азоfa И .

Полученный материал имеет следующие свойства: термостойкость (l OO Cвоздух 20°) 45 циклов, предел прочности на сжатие 23,4 кг/мм.

Недостатками этих материалов являются относительно низкая прочность и термостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому является керс1мический материг1Лна основе нитрида алюминия, обладающий достаточной термостойкостью и прочностью при температурах до 1000°С. Этот материал состоит из нитрида алюминия и/илИ нитрида кремния с добавками 250% пороппса, La, Се, Se, Y, а также Ь 50% порошка или нитевидных кристаллов карбида кремния, нитрида бора или углерода по отдельноети или в смеси з .

Недостатками известного материала являются низкая термостойкость при .температурах выше и невысокая прочность, например, на сжатие при пористости 20-30%.

Цель изобретения - повышение термостойкостй и прочности керамического материала.

Поставленная цель достигается тем что высокотемпературный керамический материал, включающий нитрид алюминия

карбид кремния и иттрийсодержгццее соединение, в качестве последнего содержит оксид иттрия или алюмоиттриёвый гранат и дополнительно карбид титана при следующем соотношении кo 4пoнeнтoв, мас.%:

Нитрид алюминия 20-70 Карбид кремния 5-50 . Оксид иттрия илиалюмЪ-иттриевыйгранат2-20

Карбид титана -20-50 Оптимальная добавка карбида титана находится в пределах 2:0-50%.

При дальнейшем увеличении доба:вки карбида титана термостойкость и прочность материала увеличивается незначительно. При уменьшении содержания этой добавки указанные свойства умен шаются.«

КерЭАфческий материал получают следующим образом.

Порошки указанных компонентов (A1N, SIG, или , TiC) смешивают в необходимсяк соотношении. Из полученной смеси прессуют заготовки (в гидростате без добавки связующего 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.

Изготовлены образцы материала из компонентов, указанных в прототипе, и испытаны на термостойкость (число теплосмен без разрушения 1250°С вода ) , а также определена прочность образцов при одноосном сжатии. В табл. 1 приведены предлагаемые свойства керамического материала.

В табл. 2 приведены свойства предлагаемых составов.

Термостойкость оценивается на образцах цилиндрической формы диаметром 20 мм, высотой 10-15 мм до разрушения.

Как видно из табл. 2, прочность на сжатие предлагаемого материгша в А 1,5 раза, а термостойкость раза выше чем у прототипа.

Полученный материал может быть использован в качестве огнеупорной керамики, способной вьщержать резкие теплосмены без разрушения и работать в агрессивных средах.

т a б л и ц a 1

10 10

70 50 70 40 28 70 30 20 48 50

2

10 10 10 10

Характеристика материала

Состав

Пористость, %

23

20

20

23

40

SO

2

10

Т a б л и ц a 2

Термостойкостьвода цикл