Керамический материал

 

Изобретение относится к области производства керамических материалов, в частности к изготовлению режущего инструмента, применяемого для обработки чугуна, стали и других материалов. В основу изобретения положена задача разработки керамического материала, обладающего высокими режущими свойствами при высокой теплопроводности. Для решения поставленной задачи керамический материал на основе нитрида алюминия, содержащий соединения алюминия с редкоземельным металлом и соединение переходного элемента IY группы, дополнительно содержит хромит лантана, а в качестве соединения переходного элемента IY группы - карбид кремния при следующем содержании компонентов, мас.%: карбид кремния 5 - 50; алюминат иттрия 0,05 - 10 и/или алюминат лантана 0,05 - 10; хромит лантана 0,05 - 10; нитрид алюминия - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к области производства керамических материалов, в частности для изготовления режущего инструмента, применяемого для обработки чугуна, стали и других материалов.

Известен керамический материал, содержащий 85-99,5 мас.% нитрида алюминия, 0,5-15 мас. ч., по меньшей мере, одной спекающей добавки из группы оксидов редкоземельных и щелочноземельных элементов, 3 мас.ч. карбида кремния. Материал получают спеканием исходной смеси в атмосфере защитного газа, например азота, при температуре 1750-2000^оС в течение 1 ч. Известный материал предназначен для использования в электронике и обладает недостаточной износостойкостью для использования в качестве режущего.

Известен керамический материал на основе нитрида алюминия, содержащий соединение алюминия с редкоземельным и/или щелочным металлом и хотя бы один из переходных элементов IVа, Vа,VIа,VIIа и VIII групп или соединение такого элемента. Исходные порошки смешивают с парафином, прессуют при давлении 300 кг/см³, нагревают в атмосфере азота при 700^оС для удаления парафина, затем спекают при атмосферном давлении в течение 2 ч при 1800^оС.

Данный материал отличается высокой термоустойчивостью и теплопроводностью, но невысокими твердостью и износостойкостью для использования в качестве режущего материала.

Ближайшим техническим решением к изобретению является керамический материал, содержащий более 50 мас.%, нитрида алюминия, оксид из группы: оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид тория, оксид урана, оксид магния, оксид алюминия, оксид РЗМ или смесь оксидов магния, кремния, алюминия и/или порошок из группы: нитрид бора, карбид кремния, дисилицид молибдена, нитрид кремния, нитрид титана или циркония. Данный материал получают горячим прессованием при температуре 1600-2200^оС и давлении более 350 кг/см².

Полученный материал отличается высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью, но недостаточной износостойкостью при использовании в качестве режущего материала.

В основу изобретения положена задача разработки керамического материала, обладающего высокими режущими свойствами при высокой теплопроводности, что позволяет в процессе работы режущего инструмента использовать охлаждающую жидкость и сохранять в результате эксплуатационные свойства материала.

Для решения поставленной задачи керамический материал на основе нитрида алюминия, содержащий карбид кремния и соединение редкоземельного металла (РЗМ), содержит в качестве соединения РЗМ алюминат иттрия и/или лантана и хромит лантана при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кремния 0,05-5,0 Алюминат иттрия 0,05-10 и/или Алюминат лантана 0,05-10 Хромит лантана 0,05-10 Нитрид алюминия Остальное Алюминат иттрия и алюминат лантана повышают режущие свойства материала. При содержании компонентов менее 0,05 мас.% режущие свойства материала не повышаются, при содержании более 10 мас.% повышается хрупкость материала.

Добавка хромита лантана в количестве 0,05-10 мас.% повышает износостойкость керамического материала. При содержании добавки менее 0,05 мас.% износостойкость невысокая, при содержании более 10 мас.% снижается прочность материала.

П р и м е р 1. 1,5% карбида кремния, 0,05% алюмината иттрия, 0,05% алюмината лантана, 0,05% хромита лантана и 94,85% нитрида алюминия перемешивали в шаровой мельнице в течение суток в среде гексана. Полученную смесь сушили при 120^оС, а затем подвергали горячему прессованию при 1800^оС, давлении 300 кг/см² в атмосфере азота. Свойства полученного материала приведены в таблице.

П р и м е р 2. Как в примере 1, получены образцы материала с различным соотношением компонентов. Свойства полученного материала приведены в таблице.

Предлагаемый материал эффективен при использовании в качестве режущего. Высокая теплопроводность режущего материала позволяет использовать охлаждающую жидкость, что повышает износостойкость материала и облегчает его эксплуатацию.

Формула изобретения

КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, включающий нитрид алюминия, карбид кремния и соединения редкоземельных элементов, отличающийся тем, что в качестве соединений редкоземельных элементов он содержит алюминат иттрия и/или лантана и хромит лантана при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кремния 5 - 50 Алюминат итрия 0,05 - 10,00 и/или Алюминат лантана 0,05 - 10,00 Хромит лантана 0,05 - 10,00 Нитрид алюминия Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1