Шихта для изготовления керамического материала

 

Союз Советских

Социалистическмх

Республик (11)1000440

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19 1081 (21) 3346807/29-33 (5 т ) М. Кл. с присоединением заявки №

С 04 В 35/10

Гесударстееяньй комитет сеее (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.83 Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.02Р йо делам язобретенкй и аткрытий (53) УД К 666.763. .5 (088.8) (t и

Т. Ф. Баранова и Г. Н. Прохорова (77:.-.. (72) Авторы изобретении (7I) Заявитель (54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к керамическому ироизводс1ву и может быть использовано для изготовления толстостенных крупногабаритных керамических изделий с низкой пористостью и высокой механической прочностью как ири

20, так и при 1000 С, позволяющими примео 5 нить такие изделия в качестве керамических вставок штамиового инструмента.

При изготовлении ответственных деталей из жароирочных сплавов методом изотермического деформирования, деформирование осуществляется штамиовым инструментом из дорогостоящих дефицитных жароирочных сплавов на никелевой основе, которые в процессе работы требуют алмазной обработки.

Для замены этих материалов на керамические последние должны иметь строгую геометрическую форму и малую пористость, не должны содержать дефектов в виде раковин и трещин, и взаимодействовать с материалом штампуемых. деталей.

Известен плотный литой коруидоцирконо -. вый огнеупор, содержащий, мас.%: А1 0з 8095; с г$10ф 7,5 — 20 (1 ) .

Однако для получения прочных изделий он обжигается при высокой температуре (1750 С) с выдержкой Ь вЂ” 12 ч. При этом усадка составляет 11 — 13%, что не позволяет ири обжиге сохранить строгую форму вставок.

Наиболее близкой к предлагаемой является шихта для изготовления вакуумплотного керамического материала на основе А1аОз

96,4 (98,5 мас.%) с добавками ВзОз, MgO, SiO2 (соотвстствешю, мас%: 0,5 — 1,6; 0,5 — 1,0;

0,5 — 1,0) методом водного шликерного литья ири температурах обжига 1550 — 1600 С (21.

Из указанной шихты ири 1550 — 1600 С можно получать высокоилотные изделия (пористость 0,1 — 1%) ири толщине стенок не более 10 — 15 мм, однако с повышением толщины стенок до 30 — 50 мм иористость резко возрастает (до 11 — 14% ири температуре обжига 1550 С) . Для получения толстостенных изделий с низкой иористостью трсбуется высокая температура обжига 1750 С, что ведет к возрастанию величины усацки и короблению изделий.

1000440

82,83

0.89

0,64

0,64

15,00

77,96

0,84

0,60

0,60

20,00

68,20

0.74

0,53

0,53

30,00

А10

В20 э

Mg0

Si02 г3 04

11ель изобретения — получение плотных толстостенных крупногабаритных изделий литьем из водных шликеров, имеющих достаточно высокую прочность как при 20, так и при 1000 С при тех же температурах их об жига (1550 — 1600 С) .

Поставленная цель достигается тем, что шихта для изготовления керамического мате т риала, включающая А1 Оэ с добавками

В Оэ, Мц0, S i02 дополнительно содержит

ZlSiO4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

А1,О, 68,20 — 82,83

Ве 03 0,74 — 0,89 ц0 0„53 — 0,64

$ 02 0,53 — 0,64

ZrSiO4 15,00 — 30,00

Причем Л1;Оэ вводится в виде глинозема. При введении его более 82,83% повышается пОристость, а ири содержании ниже

68,2% увеличивается деформация толстостенных изделий.

Для снижения температуры сиекания глинозема вводятся добавки В20э, MgO, - >Ю2 При содержании добавок В>Оэ, MgO, Si0g ниже указанных количеств (0,74; 0,53; 0,53 соответственно) увеличивается пористость, а при содержании нь ше (0,89; 0,64; 0,64 соотнетстнеи ю) имеет место деформация толстостеннь .. иэдел ий.

ЗО

Циркои вводится для улучшения сиекания . массы при обжиге толстостенных изделий при относительно низких;температурах обжига

1550 — 1600 С, При обжиге он разлагается на

ZrC . и S iOz .. Образуемый активный кремнезем .н основном создаст стеклофазу, улучшаю. З5 щук спекание керамической массы, а частично вступает н реакцию с А} 30З с образоваHHcM Ivy *HI à, KoTopblH наряду c Z г02 cll0собствуcT увеличению термостойкости материала. При введении ZrSi04 менее 15% ио- ристость образцов остается высокой, à при содержании более 30% образцы имеют пониженную прочность при 1000 С, Ниже приводятся составы предлагаемой керамической массы, мас.%:

Состав 1 Состан 2 Состав 3

Технология изготовления материала состоит в следующем.

Глинозем смешивается с добавками

Вз Оэ, MgO, 8 0э в указанных соотношениях и обжигается при 1400 — 1500 С. Из полученного спека, измельченного в вибрационной мельнице с керамической футеровкой, приготовляют водный шликер с рН 3,3 и влажностью, 20% В качестве наполнителя н шликер вводят циркон, молотый в шаровой мельнице с керамической футеровкой. Отливка образцов изделий диаметром 30 — 50 мм высотой 40 — 60 мм производится в гипсовые формы, после чего их сушат и обжигают при 1550 — 1580 С с выдержкой 4 ч.

Аналоги шые образцы изготовляют из Материала по прототипу.

На обожженных образцах оиределяю1 кажущуюся иористость (П„) и Mеханическую прочность ири сжатии ((э ) при

20 и 1000 С.

В таблице приведены значения свойств образцов иэ предлагаемой керамической массы в сравнении с прототипом.

Как видно из таблицы, крупногабаритные образцы, изготовленные из предлагаемой массы, сиекаются до более низкой иорисгости, чем образцы, изготовленные llo llpoтотипу. Порисгость н исследуемых образцах н 3 — 10 раз ниже, чем у образцов прототипа. При этом величина (3 < сохраняется как ири 20, T-àê и ири 1000 С.

Для «ценки 3KQHoMH IccKoH эффективности предлагаемого изобретения за базовый вариант взят применяемый штамиовый инструмент из дорогостоящих дефицитных никеленых сплавов. Такой штамп за сче высокой пластичности никелевого силана н llpoцессе работы изменяет форму и часто прилипает к материалу штамиуемой детали, что не дает возможности получать качественные детали. Поэтому н процессе штамповки штамп подвергают алмазной доводке.

Замена существующих штампов на основе никелевых сплавов на штамионый инструмент с керамическими вставками предлагаемого состава позволит повысить его работоспособность за счет сохранения формы и размера вставок н течение длительного времени работы. Отсутствие взаимодействия с MBTcpHBJIQM штамповки ие потребует алмазной обработки, 1000440

Составы

Показатели

Предлагаемый (1

Известныи

2 3

Кажущаяся пористость, %

1,0 — 2,5 1,0 — 4,2

11,4 — 14,2

1,0 — 3,1

500-600

370-550

620-250 500 — 700

320 — 530 320 — 400

600 — 660

400-580

1000

Составитель Н. Соболева

Техред М.Гергель

Корректор А. Ференц

Редактор В. Петраш

Заказ 1269/23

Тираж 620

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная. 4

Прочность при сжатии, МПа, при температуре, С:

Формула изобретения

Шихта для изготовления керамического материала, включающая А1 0з, В Оз, MgO, $ О,отличающаяся тем,что, с целью получения.плотных толстостенных крупногабаритных изделий литьем из водных шликеров, она дополнительно содержит ZrSi04 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

А1з Оз 68,20 — 82,83

В Оз 0,74 — 0,89

MgO 0,53 — 0,64

SiOi 0,53 — 0,64

Z r S i Oq! 15,00 — 30,00

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орлова И. Г., Гудилина А. И. Разра25 ботка корундоцирконовых огнеупоров зернистого строения. -- "Огнеупоры", 1979, Р 3, с. 40 — 45.

2. Авторское свидетельство СССР N 833845, кл. С 04 В 35/10, 1978.