ОГНЕУПОРНЫЙ МАТЕРИАЛ Советский патент 1974 года по МПК C04B35/48 

Изобретение относится к высокоогнеуиорным материалам, которые могут быть использованы для изготовления специальных высокоогнеунорных и термостойких изделий, применяемых в металлургической и химической промышленности, а также для защиты специальных узлов от эрозионного износа в агрессивных средах. Известны огнеупорные материалы на основе двуокиси из группы циркония, гафния с добанкой окисью магния. Однако изделия из этих составов обладают низкой термостойкостью и плотностью. Целью изобретения является устранение указанных недостатков. Достигается это тем, что оп дополнительно содержит окись скандия ири следующем соотношении указанных компонентов (в мол. %): Двуокись из группы гафпия, циркония90-96 Окись магния2-5 Окись скандия2-5 Введение в двуокись гафния или двуокись циркония смеси окиси магния и окиси скандия в количестве от 4 до 10 мол. % позволяет получить стабильные высокотемпературные твердые растворы со структурой флюорита. Данный огнеупорный материал готовят следующим образом. Вначале готовят гомогенную смесь норошков выбранного состава, например, механическим смешеиием окислов с последующим прессованием и термической обработкой, либо путем прокаливания смесь гидроокисей, соосажденных аммиаком из азотокислых солей элементов, входящих в состав материала. Заготовки изделий формуют из полученной гомогениой смеси порощков методом полусухого прессования смеси или методом горячего литья под давлением. Ириведеиные примеры иллюстрируют изобретение. Пример 1. Двуокись гафпия (двуокись циркония) марки «чда, окись скандия первого сорта и окись магния марки «чда после предварительного прокаливания при 1200°С в течение двух часов берут в следующем соотношении (в мол. %): Двуокись гафния (двуокис1 циркония)95 Окись скандия2.5 Окись магния2,5 Полученную смесь окислов подвергают трехкратному механическому перемешиванию в шаровой мельнице в течение двух часов, после каладого цикла перемешивания смесь прессовали в таблетки и обжигали при температуре в течение двух часов. Окончательный сиитез, т. е. обжиг изделий ироизводят

при 1750°С в течение десяти часов в окислительной среде.

Рентгенофазовым и петрографическим анализом установлено, что синтезнрованний iaтериал представляет собой одну фазу - высокотемлературный твердый раствор на основе двуокиси гафния (двуокиси циркония). Размер кристаллов от I до 20 мк. Показатель преломления 2,, (материал на основе двуокиси гафния); 2,, ,18 (материал на основе двуокиси циркония).

Пример 2. К растворам азотнокислых солей гафния (циркония), скандия и магния, взятым в необходимом соотношении, доливают избыток водного раствора амЛ1иака, осадок старят кипячением в течение четырех часов, декантируют, высушивают при 120°С и прокаливают при 800°С в течение двух часов. Окончательный синтез материала производят по способу, описанному в примере 1.

Полученный материал характеризуется следуюш,ими данными.

Температура плавления материала с добавками 2 мол. % окиси скандия и 2 мол. % окиси магния на основе двуокиси гафния равна 2830±30°С, на основе двуокиси циркония 2750±30°С, соответственно с добавками 5 мол. % окиси скандия и 5 мол. % окиси магния у первого материала Тпл - 2740± ±30°С и у второго 2700±30°С.

Коэффициент термического расширения материалов с добавками 2 мол. % окиси скандия и 2 мол. % окиси магния на основе двуокиси гафния равен 9,7-10 град-, на основе двуокиси циркония- 10,5-10- град- и с добавк ами 5 мол. % окиси скандия и 5 мол. % окиси вдагвдя соответственно 9,75-10- гради 10,6-l6-s град-.

Коэффициент теплопроводности с добавкой 2 мол. % окиси скандия и 2 мол. % окиси магния при 1000° С равны 1,59 вт/м-град и 1,64 вт/м-град.

Образцы материалов на основе двуокиси гафния (с добавкой 2 мол. % окиси скандия и 2 .мол. % окиси магния) выдержали без разрушения в среднем 54 теплосмены 20 - 1200- 20°С и на основе двуокиси циркония (та же добавка) 50 теплосмен.

Материалы на основе двуокиси гафния и двуокиси циркония со стабилизируюшими добавками (2-5 мол. % окиси скандия и 2- 5 мол. % окиси магния) обладают высокой стабильностью образуюш,ихся твердых растворов: изотермический отжиг в течение 500 час при температуре 1200°С не вызывает изменения фазового состава материалов.

Предмет изобретения

Огнеупорны материал, включающий Двуокись из группы гафния, циркония и окиси магния, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости и плотности, он дополнительно содержит окись скандия при следующем соотношении указанных компонентов (в мол. %):

Двуокись из группы гафния,

циркония90-96

Окись магния2-5

Окись скандия2-5