Шихта для изготовления керамики

 

Изобретение относится к производству керамики, а именно к составам шихты для изготовления керамики конструкционного и инструментального назначения. Шихта содержит плазмохимическую смесь оксида алюминия, диоксида циркония, стабилизирующей его добавки и оксида лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид лития 0,15-0,35; оксид алюминия 1,9-76,0; диоксид циркония стабилизированный - остальное. Предел прочности при изгибе образцов керамики, полученных из заявляемой шихты, составляет до 1180 МПа. 1 табл.

Изобретение относится к производству керамики, а именно к составам шихты для изготовления керамики конструкционного и инструментального назначения.

Известна шихта для изготовления конструкционной керамики (А.с. СССР N 1724646, МПК C 04 B 35/48, опубл. 07.04.92, БИ N 13), состоящая из 86,23-98,6 мас, % диоксида циркония, 0,2-3,2 мас.% оксида алюминия, 0,6-3,8 мас.% оксида магния и 0,6-6,77 мас.% оксидов кальция, иттрия, кремния и титана, взятых в соотношении от 4: 4:3:1 до 8:120:5:2,4. Шихту готовят смешением диоксида циркония с оксидом алюминия и оксидом магния, а затем - с предварительно смешанными оксидами кальция, иттрия, кремния и титана. Изготовленную смесь порошков термообрабатывают при 1100-1300oC в течение 2 ч и брикетируют, брикет обжигают при 1500-1550oC с шестичасовой изотермической выдержкой при конечной температуре. Обожженный брикет последовательно подвергают дроблению, измельчению и тонкому помолу.

Изделия конструкционной керамики формуют и обжигают при 1600-1620oC с изотермической выдержкой в течение 2 ч, а охлаждение изделий осуществляют со скоростью 500-600oC в час.

Предел прочности при изгибе составляет от 349 до 360 Н/мм2.

Известна шихта для изготовления конструкционной керамики, состоящая из 75 мол.% оксида алюминия и 25 мол.% диоксида циркония с добавкой 3-8% стабилизатора. (А.с. СССР N 1772099, МПК C 04 B 35/10, опубл. 30.10.92, БИ N 40).

Шихту и образцы керамических изделий готовят следующим образом. Проводят раздельный сухой помол оксида алюминия и гидроксида циркония с добавкой 3-8% стабилизатора в течение 1,5-2 ч, затем компоненты смешивают так, чтобы соотношение оксида алюминия и диоксида циркония составляло 3:1, и подвергают совместному мокрому измельчению в течение 18-20 ч, суспензию сушат и прокаливают при 1300-1400oC в течение 1-4 ч. Прокаленный порошок подвергают мокрому вибропомолу, высушивают, затем подвергают виброизмельчению и гранулированию. В полученную шихту добавляют связующее, затем прессуют при удельном давлении прессования 85 МПа и обжигают при температуре 1550-1650oC с выдержкой при максимальной температуре 6 ч.

Предел прочности при изгибе полученных образцов керамики составляет 479-525 МПа.

Известна шихта состава 0,4 Al2O3 - 0,6 (ZrO2 + 3% Y2O3), применяемая для производства керамики инструментального назначения. (Стекло и керамика. - 1995. - N 8. - с. 23-24) (прототип). Указанную шихту получают непосредственно плазмохимическим путем - разложением единого водного раствора нитратных солей компонентов с добавкой нитрата аммония определенной концентрации в плазме высокочастотного разряда (нитрат аммония улучшает морфологию и дисперсность получаемых порошков и тем самым качество керамических изделий).

Плазмохимический способ получения шихты обеспечивает высокую однородность порошковой массы и сокращает число трудоемких и длительных операций по приготовлению шихты по сравнению с описанным выше способами.

Образцы керамики изготавливали компактированием порошка в виде балочек размером 2х5х50 мм при одноосном прессовании под давлением 500 МПа и спеканием в вакуумной печи при 1750oC в течение 90 мин.

Прочность при изгибе полученных образцов керамики составила 513-603 МПа.

Задачей изобретения является повышение предела прочности при изгибе.

Поставленную задачу решают тем, что шихта для изготовления керамики, содержащая плазмохимическую смесь оксида алюминия, диоксида циркония и стабилизирующей его добавки, дополнительно содержит оксид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид лития - 0,15-0,35; оксид алюминия - 1,9-76,0; диоксид циркония стабилизированный - остальное Шихту получают следующим образом.

Готовят единый водный раствор нитратных солей компонентов, взятых в заданных количествах, при этом соединение иттрия, магния или церия берут в количестве, обеспечивающем содержание оксида иттрия, оксида магния или оксида церия в шихте, равное соответственно 4,5; 5,5; 10,0 мас.% от количества диоксида циркония, что обеспечивает стабилизацию диоксида циркония, содержащегося в шихте не менее чем на 90% в тетрагональной фазе. Раствор распыляют и подвергают разложению в потоке воздуха, нагретого до состояния низкотемпературной плазмы в высокочастотном индукционном электрическом разряде. Порошок оксидов выделяют из образующейся пылепарогазовой смеси в вихревых пылеуловителях.

Полученная плазмохимическая смесь порошков оксидов алюминия, циркония, лития и одного из оксидов иттрия, магния или церия является шихтой для изготовления образцов керамических изделий.

Из шихты прессовали балочки размером 50х5х5 при одноосном давлении 500-600 МПа, которые нагревали в слое засыпки (засыпкой служил предварительно прокаленный порошок диоксида циркония) до 1650oC в течение 4 ч, выдерживали при этой температуре в течение 2 ч. Затем образцы охлаждения со скоростью 500oC в час до комнатной температуры и шлифовали. Определяли предел прочности при изгибе.

Результаты опытов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, добавление в шихту оксида лития и заявляемые соотношения компонентов обеспечивают предел прочности при изгибе образцов керамики не менее 1000 МПа. При этом для увеличения предела прочности при изгибе не потребовалось вводить в исходный раствор нитрат аммония, как в прототипе.

Формула изобретения

Шихта для изготовления керамики, содержащая плазмохимическую смесь оксида алюминия, диоксида циркония и стабилизирующей его добавки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оксид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксид лития - 0,15 - 0,35 Оксид алюминия - 1,9 - 76,0 Диоксид циркония стабилизированный - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению по ристой теплоизоляционной керамики на основе двуокиси циркония

Кермет // 494375

Изобретение относится к области получения абразивных материалов

Изобретение относится к производству абразивного материала на основе циркониевого электрокорунда для обдирочного силового абразивного инструмента, в частности получению шлифовального зерна для изготовления этого инструмента
Изобретение относится к способу получения циркониевого электрокорунда, используемого для производства абразивного инструмента на гибкой основе и шлифкругов на органической связке

Изобретение относится к получению пористого материала из керамики на основе оксида алюминия и может быть использовано в химической промышленности, в том числе в агрессивных средах при повышенных температурах, для изготовления носителей катализаторов, в водоподготовке, а также в медицине для изготовления пористых керамических имплантатов
Изобретение относится к керамическим материалам, которые пригодны для динамических нагрузок и могут быть использованы для изготовления броней и плит при обстреле. Согласно изобретению керамический материал имеет следующий химический состав: от 24 до 25,5 вес.% ZrO2, от 0,26 до 0,35 вес.% Сr2О3, от 0,50 до 0,60 вес.% Y2О3 по отношению к ZrO2, от 0,7 до 0,85 вес.% SrO, от 0 до 0,5 вес.% ТiO2 и от 0 до 0,5 вес.% MgO, а также Al2O3 в дополнение до 100 вес.%. В составе спеченного изделия в матрице из оксида алюминия находятся включения оксида циркония и пластинчатые кристаллиты алюмината стронция. Технический результат изобретения - повышение устойчивости к трещинам и повреждениям, повышение твердости материала. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области производства ударостойкой керамики и может быть использовано для изготовления керамических бронеэлементов. Технический результат изобретения - разработка шихты для изготовления керамического материала с твердостью и прочностью, достаточными, чтобы противостоять воздействию ударно-динамических нагрузок. Шихта для изготовления керамики содержит карбид кремния, α-оксид алюминия и оксидсодержащую добавку, которая представляет собой смесь оксидов. Согласно первому варианту шихта содержит, масс.%: карбид кремния 30-40, α-оксид алюминия 34-50, диоксид кремния 11,8-25,2, оксид железа (III) 0,25-0,4, оксид кальция 0,2-0,4, диоксид титана 0,2-0,4, оксид магния 0,02-0,4, оксид калия 1,2-3,8, оксид натрия 0,3-1,2. Согласно второму варианту, шихта содержит компоненты в следующем соотношении, масс.%: карбид кремния 20-35, α-оксид алюминия 30-60, оксид кальция 5,0-15,0, диоксид циркония 5,0-15,0, каолин 10,0-17,0. 2 н.п. ф-лы, 6 пр.

Изобретение относится к области технической керамики, в частности к износостойкому композиционному керамическому наноструктурированному материалу на основе оксида алюминия, который может быть использован для изготовления режущего инструмента и износостойких деталей для машиностроения. Предложенный керамический материал на основе оксида алюминия с объёмным содержанием компонентов: Al2O3 63-82%, TiCN 16-34%, ZrO2 2-3%, содержит фазу карбонитрида титана TiCN на границах зерен оксида алюминия и наноразмерные частицы диоксида циркония внутри зерен оксида алюминия. Фаза карбонитрида титана представлена наноразмерными частицами и частицами субмикронного размера. Дополнительно наноразмерные частицы TiCN и ZrO2 присутствуют на границах зерен оксида алюминия и частиц фазы TiCN субмикронного размера. Предложенный способ получения керамического материала, включает стадии помола, смешения компонентов после помола и спекания полученной смеси, причём скорость нагрева смеси до температуры спекания поддерживают постоянной в диапазоне 50-400 град/мин, а спекание осуществляют при температурах от 1450 до 1600°C, при воздействии электрических и/или электромагнитных полей под давлением. Технический результат изобретения - высокие показатели прочности, твердости, износостойкости материала, в том числе при повышенных температурах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 11 пр., 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к технологиям получения керамических материалов, в частности к способам легирования керамики, и может быть использовано в области электротехники и машиностроения для изготовления высокопрочных керамических изделий. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и снижение рассеяния прочности алюмооксидной керамики. Способ легирования алюмооксидной керамики включает получение заготовки из шликера, удаление технологической связки и обжиг. Согласно изобретению после удаления технологической связки заготовку пропитывают водным раствором нитрата цирконила ZrO(NO3)2×2Н2О, затем осуществляют ее нагрев с повышением температуры до 400°С. Последующий обжиг выполняют с равномерным нагревом заготовки до температуры 1600-1650оС в течение 12 часов, выдерживают при максимальной температуре до 1 часа и осуществляют равномерное охлаждение заготовки до комнатной температуры в течение 3-4 часов. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к получению композиционного алюмоциркониевого керамического материала, который обладает плотной структурой и может применяться в медицине для изготовления имплантатов и медицинских инструментов. Композиционный керамический материал изготовлен на основе оксида алюминия в альфа-фазе с размером частиц менее 1,0 мкм и в качестве добавок содержит оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, в сочетании моноклинной и тетрагональной фаз, нанопорошок оксида алюминия и кордиерит. Нанопорошок оксида алюминия находится в сочетании альфа- и тэта-фаз с размерами частиц менее 100 нм. Нанопорошок оксида алюминия введен в количестве до 5%, а кордиерит - до 10%. Частицы оксида циркония имеют размер менее 0,8 мкм. Дополнительно в качестве добавки может быть введен нанопорошок оксида циркония в любой фазе в количестве от 0 до 5%. Композиционный керамический материал обладает более высокими механопрочностными показателями: прочность на изгиб выше 500 МПа, трещиностойкость 5,5-6 МПа·м0,5, прочность на сжатие 600-800 МПа. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.
Изобретение относится к области производства керамических конструкционных и функциональных материалов. Для получения керамического композитного материала на основе оксидов алюминия и циркония проводят стабилизацию в тетрагональной фазе диоксида циркония механическим способом: смешивают в активаторе соль циркония и стабилизатор (соль редкоземельного элемента), затем смесь термообрабатывают при температуре 500-600°C в течение 1-3 часов. Содержание оксида редкоземельного элемента составляет 3-10 мол.% от содержания диоксида циркония в пересчёте на оксиды. В активаторе по отдельности измельчают полученный стабилизированный диоксид циркония и оксид алюминия с добавкой карбоната магния, затем их смешивают. Формование изделий производят методом осевого прессования при давлении 190-300 МПа, а обжиг проводят при температуре 1550-1600°C в течение 1-3 часов. Измельчение и смешивание всех компонентов выполняют в высокоскоростном активаторе при ускорении мелющих тел не менее 10 g. Мокрое измельчение смеси оксида алюминия и карбоната магния проводят до размера частиц менее 100 нм. Технический результат изобретения - получение керамики с повышенным коэффициентом трещиностойкости. 7 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к производству керамики, а именно к составам шихты для изготовления керамики конструкционного и инструментального назначения

Наверх