Шихта для изготовления металлокерамического материала Советский патент 1984 года по МПК C04B35/10 C04B35/81 C04B35/117 

00

4ib

;О

Ипобретсние относится к металпоке- рамическим катериалам, которые могут найти применение как конструкционные материалы, а также как защитные экраны в высокотемпературных установках. 5

Известен ряд материалов на осноье окиси алюминия, получаемых , как пра вило, в графитовых пресс-формах из шихты, содержащей, помимо окиси алюминия, те или иные добавки. В качествеО добавок используют некоторые окислы металлов, например окись магния ij , двуокись циркония 2. Добавки исполь зуют в вице порошка или нитевидных кристаллов. Эти материалы обладают вы- 5 сокой огнеупорностью, химической стойкостью к агрессивным жидким и газовым средам.

Недостатком материалов является их сравнительно невысокая термическая20

стойкость, что снижает возможности применения этих материалов в высоко--у температурных установках циклического действия и особенно, в условиях резких знакопеременных термических нагружений. 25

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является шихта для получения металлокерамического материала на основе окиси алюминия с добавкой молибдена зо (15-20%) и нитевидных кристаллов муллита (15-20%) з .

Недостатком материала, полученного з известной -шихты, является низкая тер ое тойкос ть.35

Целью изобретения является повьпцение термостойкости металлокерамического материала.

о

Поставленная цель достигается , что шихта для получения металлокера- О мического материала, содержащая окись алюминия, металл, и нитевидные кристаллы муллита, содржит в качестве металла никель и дополнительно- окись магния и двуокись титана при следующем 5 соотношении компонентов, мас.%:

Никель2-10

Нитевидные крис- .

таллы муллита7-16

Окись магния1-250

Двуокись титана2-3

Окись алюминияОстальное

Никель в совокупности с остальными компонентами способствует повьпиению термостойкости. При введении его 55 в шихту менее 2% термостойкость изготовленного материала не увеличивается, а при введении никеля в количестве более 10% дальнейшее повышение термо стойкости не наблюдается.

Окись магния вводится в шихту для уменьшения роста зерен окиси алюминии. При содержании окиси магния 1-2% на поверхности зерен АЕ20 образуются микронные прослойки магнезиальной шпинели М 0-Аб20.1, блокирующие рост зерен окиси алюминия, а введение окиси магния более 2% нецелесообразно.

Мелкозернистость окиси алнжгания улучшает механические свойства материала.

Двуокись титана вводят в шихту для улучшения термостойкости. При содержании двуокиси титана в шихте менее 2% термостойкость материала снижается, при содержании Tii 0 более 3% не происходит дальнейшего повьшения термостойкости.

Шихту готовят смешиванием компонентов на спиртовой суспензии в фарфоровом барабане (без мелющих шаров) в течение 6-8 ч.. Полученную шихту подвергают горячему прессованию на гидравлическом прессе с индукционным нгревом в графитовой пресс-форме. Режим горячего прессования: температура 16501700°С, давление 200-250 кгс/см, выдержка при максимальной температуре и давлении 20-25 мин, охлаждение- в пресс-форме.

Для сравнительных испытаний изготовляют ряд композиций .При испытаниях используют нитевидные кристаллы муллита, имеющие длину 15О-18О мкм, диаметр до 3 мкм, прочность при растяжении 170 кгс/мм.

Состав композиций и результаты испытаний п{ иведены в таблице.

Испытания на прочность проводят по известной методике (ГОСТ 9454-60).

Испытания на термостойкость проводя в электродуговой вакуумной установке, которая позволяет генерировать высокотемпературный газовый поток аргоновой плазмы и регулировать в требуемых пределах тепловые параметры газового потока. Плазменная струя истекает в камеру, из которой газ откачивается форвакуумным насосом. Рабочим газсм служит аргон. Исследование термостойкости композиционных материалов проводят при одном и том же режиме работы плазменной установки: напряжение - 4О В, ток разряда - 4ОО А, расход аргона ,8 г давление в камере - Ю мм рт.ст.

Методика проведения испытаний следуклцая. Исследуемые образцы размером 7x7x10 мм помещают в теплоизоляционные стаканы из графита. Стаканы крепят на штырь водоохлаждаемой державки,

жестко укрепленной на координаткике с дистанционным управлением. С помощью координатника образцы выставляются на расстояние 65 мм от среза сопла. Нагре образцов до 20ОО С происходит за 4045 с. По достижении указанной температуры установку отключают и образец

подвергают принудительному охлаждению струей холодного аргона в течение 5560 с.

Как показывает анализ данных, приведенных в таблице, термостойкость материала, полученного из предлагаемой шихты, в 1,5-2,0 раза превышает термостойкость известной, что позволяет использовать новый материал в качестве конструкционного в установках, работающих в жестком режиме ударных и знакопеременных термических нагрузок.

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, содержащая окись алюминия, металл и нитевидные кристаллы муллита, отличающаяся тем, что, с целью повышения термостойкости, в качестве металла она содержит никель и дополнительно - окись магния и двуокись тита-на при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2-10 Никель Нитевидные 7-16 кристаллы Окись магния 1-2 Двуокись титана 2-3 I Остальное Окись алюминия (Л