Способ получения корундовой керамики nalox-m

 

Использование: технология получения корундовой керамики может быть использована в металлургии, химии, машиностроении, радиотехнике, энергетике, теплотехнике и медицине для изготовления различных изделий. Сущность изобретения: способ получения корундовой керамики включает смешение порошков оксида магния и нитрида алюминия, взятых в соотношении, мас. %: нитрид алюминия 94,0 - 99,9; оксид магния 0,1 - 6,0, их совместный помол, формование заготовок и обжиг в кислородсодержащей атмосфере до прекращения изменений массы этих заготовок. После охлаждения получают реакционноспеченную корундовую керамику. Эта керамика имеет тонкозернистую структуру, повышенную термостабильность и высокую механическую прочность, а способ ее получения экологически безопасен. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения поликристаллических керамических материалов на основе тугоплавких оксидов и может быть использовано в металлургии, химии, машиностроении, энергетике и т.п.

Известно, что керамику, содержащую в своем составе более 95% α-оксида алюминия, называют корундовой. Эта керамика обладает комплексом ценных свойств, уровень проявления которых определяется рядом факторов, включая вид используемого сырья и добавок, их количественные соотношения, режимы и условия осуществления технологического процесса ее изготовления [1] Известен способ получения высокопрочной корундовой керамики, предусматривающий приготовление раствора соли алюминия, введение добавок (соли иттрия, магния и др. ), совместное соосаждение гидроксидов, отделение осадка, его сушку и прокаливание, гидростатическое прессование заготовок и их спекание в газостате при 1670-1970 К и давлении аргона 30 МПа, что связано со сложным аппаратурным оформлением, экологически не благоприятно и не всегда оправдано [2] Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является способ получения корундовой керамики путем реакционного спекания в кислородсодержащей атмосфере при 1520 К заготовок, отформованных из порошка алюминия, причем до обжига заготовки увлажняли водой, помещали в автоклав и обрабатывали парами воды при температуре от 450 до 490 К и давлении 2,5 МПа. Этот способ выбран нами за прототип [3] Однако этот способ предусматривает использование сложного оборудования, а условия его осуществления экологически неблагоприятны и требуют принятия специальных мер предосторожности.

Основной задачей предложенного изобретения является получение путем реакционного спекания корундовой керамики с тонкозернистой структурой при одновременном улучшении экологических условий ее производства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения корундовой керамики путем формования заготовок из алюминийсодержащей шихты и последующего обжига в кислородсодержащей атмосфере, в качестве алюминийсодер- жащего компонента шихты используют нитрид алюминия, причем шихта дополнительно содержит оксид магния при следующих количественных соотношениях, мас.

Нитрид алюминия 94,0-99,9 Оксид магния 0,1-6,0, а обжиг осуществляют до прекращения изменений массы заготовок.

Сущность предложенного способа заключается в том, что смешивают порошки оксида магния и нитрида алюминия и путем совместного помола готовят шихту, в которую вводят временную технологическую связку в количестве 1-5 мас. (сверх 100% ) и гранулированием получают пресс-порошок, из которого формуют заготовки путем прессования при 100-300 МПа. Высушенные заготовки обжигают при 1570-1970 К в кислородсодержащей атмосфере при парциальном давлении кислорода не менее 10 Па (10^-4 атм и более) до прекращения изменений их массы.

В ходе обжига в газовую фазу выделяется только азот, безвредный для человека и окружающей среды, а при подготовке шихты исключены операции, связанные с использованием кислот и щелочей или водородообразованием.

При выходе за указанные пределы соотношений компонентов или при нарушении других условий не удается решить основную задачу изобретения получить реакционноспеченную корундовую керамику с тонкозернистой структурой по одностадийной технологии путем совмещения процессов синтеза и спекания.

Следует отметить, что предложенный способ позволяет существенно улучшить экологическую обстановку и упростить технологию за счет исключения ряда операций и переделов, в том числе экологически неблагоприятных.

Таким образом, технический результат достигается в изобретении за счет выбора состава исходной шихты, соотношения компонентов в ней и выбора условий термообработки, реализация которых позволяет по данным петрографического, рентгенофазового, ИК-спектрального и электронномикроскопического анализов получить тонкозернистую реакционноспеченную корундовую керамику с повышенной термостабильностью.

П р и м е р 1. Смешивали 188 г порошка нитрида алюминия (AlN, Ч ТУ6-09-110-75) и 12 г порошка оксида магния (MgO, ЧДА, ГОСТ 4526-75) и подвергали помолу на планетарной мельнице. При этом получали шихту, содержащую 94 мас. AlN и 6 мас. MgO, в которую вводили 6 г парафина и гранулированием получали пресс-порошок. Заготовки формовали путем прессования при 200 МПа и обжигали их при 1870 К в воздушной атмосфере до прекращения изменений массы этих заготовок. После охлаждения получали 246 г реакционноспеченной корундовой керамики, выход которой составил 123% П р и м е р 2. Смешивали 199,8 г порошка нитрида алюминия (AlN, СВС, ТУ88-20-40-82) и 0,2 г порошка оксида магния (MgO, ЧДА, ГОСТ 4526-75) и путем совместного помола готовили шихту, содержащую 99,9 мас. AlN и 0,1 мас. MgO. В полученную шихту вводили 6 г каучука, гранулированием получали пресс-порошок и при 300 МПа прессовали заготовки. Обжиг заготовок осуществляли при 1770 К в воздушной атмосфере до прекращения изменений их массы. После охлаждения получали 248 г реакционноспеченной корундовой керамики, выход которой составил 124% Основные свойства полученной керамики представлены в таблице в сравнении с характеристиками керамики по прототипу.

Анализ результатов и данных, представленных в таблице показывает, что поставленная в изобретении задача решена получена реакционноспеченная корундовая керамика (NALOX-M), которая характеризуется пониженным размером зерен, повышенной термостабильностью и высокой механической прочностью.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ NALOX-M путем формования заготовок из порошка алюминийсодержащей шихты и последующего обжига в кислородсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что в качестве алюминийсодержащего компонента шихты используют нитрид алюминия, а в шихту дополнительно вводят оксид магния при следующих количественных соотношениях, мас.%: Нитрид алюминия - 94,0 - 99,9 Оксид магния - 0,1 - 6,0
причем обжиг осуществляют до прекращения изменений массы заготовок.

РИСУНКИ

Рисунок 1