Керметная композиция


 


Владельцы патента RU 2541260:

Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к керметным композициям для изготовления деталей, подвергающихся воздействию эрозии и коррозии при высокой температуре. Керметная композиция, выраженная формулой (PQ)(RS), включает связующую фазу (RS) и распределенную в ней в виде частиц керамическую фазу (PQ). Связующая фаза включает легирующий металл S, выбранный из Si, Cr, Ti, Al, Nb, Mo и их смесей, а керамическая фаза (PQ) представляет собой смесь 51 мас.% ZrO2 - 49 мас.% TiO и распределена в связующей фазе в виде частиц в количестве 45-52 об.% в расчете на объем керметной композиции. Предотвращается растрескивание композиции на стадии спекания за счет равномерного распределения связующих компонентов в объеме изделия. Обеспечивается равномерность усадки металлической матрицы изделия, повышается выход годной продукции, отвечающей техническим требованиям. 3 пр.

 

Изобретение относится к керметам, а именно к керметным композициям для изготовления деталей, подвергающихся воздействию эрозии и коррозии при высокой температуре.

Керметы, керамикометаллические, металлокерамические материалы, представляют собой гетерогенную композицию одной или нескольких керамических фаз с металлами или сплавами, с относительно малой взаимной растворимостью фаз. Керметы сочетают свойства керамики (высокие твердость и сопротивление износу, тугоплавкость, жаропрочность и др.) и металлов (теплопроводность, пластичность), т.е. обладают комплексом свойств, интегрирующим характеристики нескольких компонентов.

По природе керамической составляющей керметы делят на:

оксидные (Al2O3, Cr2O3, SiO2, ZrO2),

карбидные (SiC, Cr3C2, TiC),

нитридные (TiN),

боридные (Cr2B2, TiB2, ZrB2),

керметы на основе силицидов (MoSi) и других тугоплавких соединений и др.

По применению - жаропрочные, износостойкие, высокоогнеупорные, коррозионно-стойкие и др.

Микроструктура керметов может представлять собой:

- керамическую матрицу, внутри которой расположены металлические включения;

- металлическую матрицу с изолированными между собой керамическими частицами;

- два равноправных каркаса из металла и керамики;

- статистическую смесь керамических и металлических частиц.

Одна из основных проблем в области создания керметов состоит в трудности объединения двух или нескольких разнородных фаз. Системы металл - оксид обычно характеризуются слабым связыванием и выпотеванием (вытеканием) металла из композиции в процессе спекания, протекающего с образованием жидкой фазы. Принято считать, что условием образования прочной связи между цементирующим металлом и неметаллической фазой является взаимная полная или частичная растворимость. Для улучшения связывания к материалу добавляют какой-либо металлоид, например нитрид: металл с большей готовностью связывается с металлоидами, чем с оксидами. Кроме того, можно также изменить взаимную растворимость с целью повышения химического связывания под влиянием соответствующей атмосферы используя для этого определенные пропорции исходных компонентов.

Известна керметная композиция, принятая за прототип (Заявка РФ №2005136133/02, C22C 29/00, 27.06.2006), выражаемая формулой (PQ)(RS)X, включающая керамическую фазу (PQ), связующую фазу (RS) и X. Связующая фаза содержит основной металл R, выбранный из группы Fe, Ni, Со, Mn и их смеси, и легирующий металл S, включающий по меньшей мере 12 мас.% Cr и выбранный из Si, Ti, Al, Nb, Mo и их смесей. X является по меньшей мере одним членом, выбранным из группы, состоящей из оксидного дисперсоида, интерметаллического соединения и производного соединения. Керамическая фаза распределена в связующей фазе в виде частиц диаметром в интервале приблизительно от 0,5 до 3000 мкм, а X распределено в связующей фазе в виде частиц в интервале размеров от приблизительно 1 нм до 400 нм.

Содержание керамической фазы (PQ) в керметной композиции находится в интервале приблизительно от 55 до 95 об.% в расчете на объем кермета.

Одним из недостатков названной керметной композиции является очень большой процент керметной фазы, приводящий к сложным технологическим операциям для предотвращения растрескивания на операции спекания, связанным с дополнительными затратами во времени и технологическом исполнении.

Задачей изобретения является создание керметной композиции, лишенной указанного недостатка.

Задача решается тем, что в керметной композиции, выраженной формулой (PQ)(RS), включающей связующую фазу (RS) и распределенную в ней в виде частиц керамическую фазу (PQ), связующая фаза включает легирующий металл S, выбранный из Si, Cr, Ti, Al, Nb, Mo и их смесей, а керамическая фаза (PQ) представляет собой смесь 51 мас.% ZrO2 - 49 мас.% TiO и распределена в связующей фазе в виде частиц в количестве 45-52 об.% в расчете на объем керметной композиции.

Пример 1. На операции подготовки шихты смешивают компоненты керамической матрицы и связующего компонента (ниобия) в соотношениях ZrO2-TiO (51%-49% мас.) и ZrO2-TiO+Nb (48%-52%), что позволяет более равномерно и качественно распределить все связующие компоненты во всем объеме изготавливаемого изделия. Выход годной продукции, удовлетворяющей техническим требованиям, увеличился на 20%.

Пример 2. На операции подготовки шихты смешивают компоненты керамической матрицы и связующего компонента (ниобия и молибдена) в соотношениях ZrO2-TiO (51%-49% мас.) и ZrO2-TiO+Nb+Mo (40%-50%-10%), что позволяет распределить все связующие компоненты во всем объеме изготовляемого изделия и обеспечивает равномерность усадки металлической матрицы. Выход годной продукции, удовлетворяющей техническим требованиям, увеличился на 15%.

Пример 3. На операции подготовки шихты смешивают компоненты керамической матрицы и связующего компонента (ниобия и алюминия) в соотношениях ZrO2-TiO (51%-49% мас.) и ZrO2-TiO+Nb+Al (42%-52%-6%), что позволяет распределить все связующие компоненты во всем объеме изготавливаемого изделия и обеспечивает равномерность температурной усадки металлической матрицы. Выход годной продукции, удовлетворяющей техническим требованиям, увеличился на 10%.

Таким образом, применение предлагаемой керметной композиции для изготовления керметных изделий позволяет увеличить выход годной продукции, отвечающей техническим требованиям.

Керметная композиция, выраженная формулой (PQ)(RS), включающая связующую фазу (RS) и распределенную в ней в виде частиц керамическую фазу (PQ), отличающаяся тем, что связующая фаза включает легирующий металл S, выбранный из Si, Cr, Ti, Al, Nb, Mo и их смесей, а керамическая фаза (PQ) представляет собой смесь 51 мас.% ZrO2 - 49 мас.% TiO и распределена в связующей фазе в виде частиц в количестве 45-52 об.% в расчете на объем керметной композиции.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Порошки оксидных литий-вольфрамовых бронз получают при нагреве исходного состава, включающего оксид вольфрама (VI) и вольфрамат лития, до температур 570-600°C, выдерживании в течение 30 минут с последующим подъемом температуры до 650-700°C и выдерживании в течение 1 часа.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к составам шихты для получения пористого проницаемого каталитического материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составу шихты для получения пористого проницаемого материала методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Изобретение относится к тонкодисперсным структурам, содержащим вентильный металл или субоксид вентильных металлов, и может быть использовано, в частности, в качестве материалов для катализаторов, мембран, фильтров, анодов конденсаторов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению сложных оксидов алюминия и магния, активированных ионами редкоземельных металлов. Может использоваться при производстве материалов для источников и преобразователей зеленого света.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению сверхпроводящего материала в виде покрытия, и может быть использовано при изготовлении экранов электронных схем от воздействия электромагнитного и ионизирующего излучений в энергетике, транспорте, связи, приборостроении, в ракетной и аэрокосмической отраслях промышленности.

Группа изобретений относится к области медицины. Описан биосовместимый пористый материал, содержащий никелид титана с пористостью 90-95% и открытой пористостью 70-80% со средним размером пор 400 мкм, который пропитан гидроксиапатитом в количестве 26-46 мас.% от массы никелида титана.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения сплавов на основе алюминия. Способ включает получения лигатуры алюминий-фосфор в виде таблеток состава, мас.%: фосфор 1,5-3,5, железо 6,0-16, алюминий остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию композиционных материалов пропиткой пористого каркаса. Пористую заготовку погружают в расплав матричного сплава, вакуумной дегазацией, нагревом и воздействием избыточным давлением на заготовку за счет термического расширения расплава в замкнутом объеме емкости, в качестве расплава матричного сплава используют расплав свинца, а при нагреве дополнительно проводят пропитку заготовки, последующее охлаждение и кристаллизацию.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения многослойных композитов на основе системы Cu-Al, а также прекурсоров для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении литых алюминия, доэвтектических, эвтектических и заэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов (силуминов).

Изобретение относится к области металлургии, в частности к бор-содержащим алюмоматричным композиционным материалам, и может быть использовано при получении изделий, к которым предъявляются требования низкого удельного веса в сочетании, в частности, с высоким уровнем поглощения при нейтронном излучении.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к изготовлению изделий из порошков твердых сплавов на основе карбидов. Смешивают временное связующее, содержащее двухкомпонентный диспергатор и двухкомпонентную смазочную добавку в весовом соотношении от 1:3,6 до 1:13,1, и порошкообразную смесь неорганических порошков, содержащую порошки карбидов и постоянного связующего.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным композиционным материалам (ЛКМ) на основе алюминия и его сплавов, и может применяться для изготовления деталей с повышенной жаропрочностью, твердостью и износостойкостью.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения литейных композиционных материалов (ЛКМ) на основе алюминия и его сплавов. Способ получения литейного композиционного материала, содержащего матрицу из алюминия или сплава на его основе, и дисперсные интерметаллидные частицы TiAl3, включает образование в расплаве алюминия интерметаллидных частиц TiAl3 путем введения в расплав при температуре 700-800°С измельченной титановой губки с размером фракций не более 5 мм, причем измельченная титановая губка вводится в расплав алюминия в таком количестве, чтобы содержание образованных частиц TiAl3 не превышало 35 об.%.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, как безуглеродистых, так и содержащих углерод, для изготовления лопаток и других деталей газотурбинных двигателей с монокристаллической структурой. Способ производства литейных жаропрочных сплавов на основе никеля включает расплавление в вакууме углеродсодержащих шихтовых материалов, проведение обезуглероживающего рафинирования расплава, введение отходов безуглеродистых литейных жаропрочных сплавов на основе никеля, введение активных легирующих элементов и рафинирующих добавок. В качестве рафинирующих добавок в расплав вводят кальций и/или магний в количестве 0,001-0,10% от массы расплава в виде гранул кальций- или магнийсодержащей лигатуры в вакууме 1×10-2-5×10-4 мм рт.ст., затем в расплав вводят один или более редкоземельных металлов в виде никель- или кобальтсодержащей лигатуры, включающей редкоземельные металлы, после чего производят фильтрацию расплава через нагретый пенокерамический фильтр. Технический результат - повышение длительной прочности сплавов за счет снижения в сплавах содержания серы, кислорода и азота . 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Наверх