Шихта для изготовления огнеупорного материала

 

Назначение: изобретение относится к огнеупорной керамике, стойкой в расплавах металлов и сплавов, и может быть использовано для получения огнеупорного композиционного материала, работающего в машинах для непрерывной разливки стали горизонтального типа. Шихта для огнеупорного материала имеет состав, мас.%: 5-20 алюминия, 5-20 нитрида бора, 15-30 нитрида алюминия и остальное кремний. Пористость полученного материала 10,6-16,1%, прочность при изгибе до 251 МПа при комнатной температуре и до 176 МПа при 1500°С. Термостойкость 1200 - 20°С от 45 до 70 теплосмен. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 04 B 35/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4935881/33 (22) 12.05.91 (46) 07.02.93. Бюл. М 5 (71) Централ ьн ый научно-исследовательский институт материалов (72) В.А,Рябов, И.В.Локотникова, Т.В.Шарова, Ю,Г.Зельцер, Н.И.Гуртовой и Ю.А.Смирнов (73) В.А.Рябов (56) Авторское свидетельство СССР

М 773030, кл, С 04 В 35/58, 1990.

Патент США N. 4412008, кл, С 04 В 35/58, 1983. (54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОГНЕУПОРНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к огнеупорной керамике, стойкой в расплавах металлов и сплавов, и может быть использовано для изготовления огнеупорных композиционных материалов, работающих в машинах для непрерывной разливки стали горизонтального типа.

Материалы, используемые в таких машинах, должны обладать высокой термо-. стойкостью, прочностью, в том числе и высокотемпературной стойкостью в расплавах.металлов и сплавов.

Известна шихта для изготовления керамического материала,мас.%:

Нитрид алюминия 10,0-30,0

Ал юмохромфосфатное связующее 20,0-30,0

Коалиновая вата 40,0-20,0

Нитрид бора Остальное

„,5LI„„ 1794073 А3 (57) Назначение: изобретение относится к огнеупорной керамике, стойкой в расплавах металлов и сплавов, и может быть использовано для получения огнеупорного композиционного материала, работающего в машинах для непрерывной разливки стали горизонтального типа. Шихта для огнеупорного материала имеет состав, мас.% . 5-20 алюминия, 5-20 нитрида бора, 15 — 30 нитрида алюминия и остальное кремний. Пористость полученного материала 10,6-16,1%, прочность при изгибе до 251 МПа при комнатной температуре и до 176 МПа при

1500 С. Термостойкость 1200 — 20 С от 45 до 70 теплосмен. 1 табл.

Этот материал обеспечивает предел — а прочности при сжатии, o +, 110 МПа, температура обжига 600-.800 С. О . Данный материал имеет прочность р значительно ниже заявляемой, стойкость в расплавах металлов и сплавов неудовлетворительная вследствие высокого содержания в материале оксидных составляющих.

Известен также композиционный опеченнма материал и способ его получения. ) и

Этот материал получают из шихты. co- (а) держащей, мас.%:

Кремний 47,3-95,1

Нитрид бора 4.9-52,7

Исходные компоненты смешивают между собой и с раствором диспергатора в растворителе, формуют и спекают в неокислительной атмосфере при 1200 С. После механической обработки заготовки повтор1794073

45 но спекают при т " 1250-1450 С в атмосфере азота.

Данный материал обеспечивает.

Пористость, 15,3-24

Предел прочности при изгибе, визг, МПа 147-211

Материал имеет относительно высокую пористость и недостаточную прочность.

Целью изобретения является повышение прочности.

Для достижения укаэанной цели в шихту, содержащую кремний и нитрид бора дополнительно вводят алюминий и нитрид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Н итрид бора 5,0-20,0

Алюминий 5,0-20,0

Нитрид алюминия 15 0-30,0

Кремний Остальное

Свойства заявляемого материала приведены в таблице.

Нитрид алюминия повышает прочность композиционных материалов на основе нитридов, поэтому авторы ввели в шихту нитрид алюминия. Повышение прочности достигается также введением в шихту 5,020,0 мас. алюминиевой пудры.

Спекание такой шихты в азоте дает следующие дополнительные преимуще. ства.

В результате азотирования алюминия образуется нитрид алюминия с увеличением обьема, что способствует уменьшению пористости, повышению плотности и прочности материала, Совместное азотирование алюминия и нитрида бора приводит к образованию сложных фаз типа алюмоборонитрида, обладающих повышенной высокотемпературной прочностью, в то время как прочность при температурах порядка.1500 С как нитФормула изобретения

Шихта для изготовления огнеупооного материала, включающая кремний и нитрид бора, отл ича ющая ся тем,что,с целью повышения прочности материала, она дополнительно содержит алюминий и нитрид рида кремния, так и нитрида бора существенно снижается.

В результате введения алюминия расширяется температурный диапазон спекания, т.к. алюминий начинает реагировать с азотом уже с 800 С, в то время как кремний начинает реагировать с азотом с 900 С, что в конечном итоге приводит к увеличению плотности и прочности материала.

Из представленных в таблице результатов следует, что введение нитрида бора в количестве менее 5,0 мас.% приводит к существенному снижению термической стойкости, а увеличение.его содержания свыше

15 20,0 мас. приводит к падению прочности материала.

Введение алюминиевой пудры в количестве < 5,0 мас.% сопровождаетсл повышением пористости и снижением прочности

20 материала, увеличение содержания алюминиевой пудры > 20,0 мас, ухудшает прессуемость материала и требует дополнительного введения связки, что в свою очередь ухудшает свойства материала.

Введение нитрида алюминия в количестве < .15,0 мас. приводит к снижению прочности материала, введение нитрида алюминия в количестве > 30 мас.7О снижает термостойкость и существенно увеличивает

30. стоимость материала.

Работоспособность и высокое качество материала подтверждено результатами испытаний деталей, изготовленных из заявляемой шихты, проведенных в горизон35. тальной машине для непрерывной разливки стали во всесоюзном научно-исследовательском институте металлургического машиностроения. Огнеупорные кольца, изготовленные из заявляемой шихты, обес40 печили пролив более 60т нержавеющей стали типа LUX-15 беэ видимых повреждений детали. алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. :

50 Нитрид бора

Алюминий

Нитрид алюминия

Кремний

1794073

Составитель Н. Соболева

Техред М. Моргентал Корректор С. Лисина

Редактор А. Савина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 524 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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