Высокотемпературный керамический материал Советский патент 1985 года по МПК C04B35/581 

:о ;о 111 Изобретение относится к неорганическим материалам и может быть использовано в огнеупорной промышленности, машиностроении, энергетике, металлургии, в частности при изготов лении тиглей, форм для литья агрессивных металлических сплавов, а также для изготовления испарительных элементов. Известен керамический материал на основе нитрида алюминия, в которьш для повышения термостойкости дополнительно вводят оксид иттрия, кар бид кремния и нитрид бора lj , Известен также керамический материал, содержащий нитрид алюминия, карбид титана, диборид титана и титан 21 . Недостатками данных материалов являются низкая стойкость к агрессив ным металлическим расплава, а также низкая термостойкость при 1000 С, Наиболее близким к предлагаемому является высокотемпературный керамический материал, содержащий нитрид алюминия, 2-20 мас.% оксида иттрия, 20-50% карбида титана и 5-50% карбида кремния 3J . Материал обладает высокими значениями прочности и термостойкости , но его сопротивление воздействию агрессивного расплава титана незначительно. Цель изобретения - повьш1ение стой кости к титановым сплавам при сохранении прочности и термостойкости. Поставленная цель достигается тем что высокотемпературньй керамический материал, включающий нитрид алюминия карбид титана, оксид иттрия, дополни тельно содержит нитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нитрид алюминия 47,6-62,5 Карбид титана 11,8-19,0 Оксид иттрия4,8-9,1 Нитрид титана 18,8-28,6 Введение нитрида титана в количестве менее 18,8% повьш1ает воздейс вие расплава титана, а при увеличении его содержания свьш1е 28,6% ухуд шаются механические свойства керами ки и ее термостойкость. 2 При введении оксида иттрия менее 4,8% ухудшается спекание керамики, а более 9,1% - снижается стойкость керамики в расплаве титана. Материал получают следующим образом. Порошки исходных компонентов смешивают в требуемом соотношении, прессуют заготовки связующего при давлении 5-10 кбар или одноосным прессоваг нием с добавкой водного раствора поливинилового спирта при давлении 100-400 МПа. Заготовки спекают при 1700-1800 С в среде азота или аргона В таблице приведены свойства образцов в зависимости от состава. При термоциклировании использовали образцы в виде дисков диаметром 20-25 мм, высотой 10-15 мм, определяли количество термоциклов до разрушения. С целью определения стойкости к титановым сплавам испытьшались цилиндрические образцы керамики диаметром 15-20 мм, длиной 25 мм, которые закреплялись в графитовой, литейной форме и заливались расплавом титанового сплава ВТ-5 при 1860 С, вре мя от 10 мин до 1 ч. После охлаяздения отливки разрезали и срез исследовали под микроскопом. Взаимодействия расплава с керамикой составов 2,3,5 и 6 не обнаружено; составы 1 и 4, выходящие за предлагаемые пределы, взаимодействуют с расплавом. На срезе контакта металла и керамики (фото 1 а, б) видно, что керамика, содержащая нитрид титана, никакого взаимодействия с расплавом титана не имеет, (фото 1 а) , а керамика, содержащая карбид кремния, образовала обширную зону взаимодействия глубиной 1,5-2 мм (фото 16). Применение предлагаемого керамического материала позволяет увеличить срок службы футеровок в устройствах при разливке титановьгх сплавов в 2-3 раза, а также повысить качество отливок и уменьшить допуск на последующую механическую обработку.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий нитрид, алюминия,карбид титана, оксид иттрия, отличающийся тем, что,с целью повышения стойкости к титановым сплавам при сохранении прочности и термостойкости, он дополнительно содержит нитрид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нитрид алюминия 47,6-62,5 Карбид титана 11,8-19,0 Оксид иттрия 4,8-9,1 Нитрид титана 18,8-28,6.