Шихта для керамического материала

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2563261:

Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") (RU)

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шихте для изготовления керамического материала на основе оксида алюминия, и может быть использовано при изготовлении деталей тепловых агрегатов, например изоляторов для нагревателей печи газостата, устойчивых к воздействию рабочих температур до 1250°С при высоких давлениях рабочего газа и к условиям резкого охлаждения нагретых деталей. Шихта для керамического материала содержит технический глинозем (Al₂O₃) в качестве основы и добавку, в качестве которой используют циркон, оксид кальция, оксид титана, оксид кремния в виде нанокремнезема при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%: глинозем 91,0-95,5, циркон 3,0-7,0, оксид кальция 1,0-1,25, оксид титана 0,5-0,75, оксид кремния 0,3-1,0 (сверх 100%). Из шихты формуют изделия и обжигают при температуре 1550°С. Фазовый состав полученного материала представлен корундом, окружённым стекловидной фазой, мельчайшими кристаллами ZrO₂ и муллита. Изобретение позволяет повысить термостойкость материала при сохранении электроизоляционных свойств. 1 ил., 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шихте для изготовления керамического термостойкого электроизоляционного материала на основе оксида алюминия, и может быть использовано при изготовлении деталей тепловых агрегатов, например изоляторов к нагревателям печи газостата, устойчивых к воздействию рабочих температур не менее 1250°С при высоких давлениях рабочего газа и к условиям резкого охлаждения нагретых деталей.

При нагреве в газостате с молибденовой печью с рабочей температурой 1250-1450°С, например, литых лопаток из жаропрочных сплавов, нагретые детали после обжатия можно охлаждать не только вместе с печью при ее отключении, но и за счет впрыска холодного газа (аргон) при высоком рабочем давлении до 200 МПа, что предъявляет повышенные требования к материалу изоляторов молибденового нагревателя (Е.В. Монастырская, О.Г. Оспенникова, В.А. Доклад / Газостатирование отливок из жаропрочных сплавов на основе никеля и алюминия // Литейное производство, 2007, №8, с. 37-38).

В настоящее время, для обеспечения работы молибденового нагревателя в сложных эксплуатационных условиях при наличии вакуума, инертных газов, механотермических и электрических нагрузок, используют изоляторы из материалов, полученных из шихты на основе корунда (с содержанием Al₂O₃ до 98%) иностранных и отечественных производителей и имеющих высокие механические и электроизоляционные свойства, которые, в основном, удовлетворяют техническим требованиям эксплуатации при медленном охлаждении (например, при выключенном газостате).

Среди российских аналогов известны такие материалы, как:

22ХС с, в мас.%, Al₂O₃ - 94,4 и спекающими добавками из оксидов SiO₂ - 3,7 и СаО - 2,1;

ВГ-IV с, в мас.%, Al₂O₃ - 95,3 и спекающими добавками из оксидов SiO 2-3,3 и MgO - 2,1;

Поликор с, в мас.%, Al₂O₃ - 99,9 и добавкой из оксида MgO - 0,2;

Сапфирит с, в мас.%, Al₂O₃ - 98,0 и спекающими добавками из оксидов В₂О₃ - 1,5 и MgO - 0,5

(Л.М. Плетнев, С.А. Степанова, В.А. Лиенко, В.З. Гиндулина / Алюмооксидная функциональная керамика // Вестник УГТУ. Научные школы УПИ-УГТУ. Материалы международной научно-технической конференции. - 2000, №1, с. 115-119).

Указанные материалы используют, прежде всего, в качестве электроизоляторов, работающих в сложных конструкциях при высоких температурах в различных физических средах. Значения их плотности составляют 3,75-3,96 г/см³, а механическая прочность при изгибе изменяется в пределах 280-350 МПа.

Их недостатки - высокая температура обжига 1600-1700°С и низкое значение термостойкости.

Из зарубежных аналогов известны керамические материалы, из которых изготавливают электроизоляторы к молибденовому нагревателю. К такому материалу, в частности, относится материал «OMEGATITE» (USA-Canada) с Al₂O₃ не менее 98% с плотностью 3,70 г/см³ и прочностью при изгибе 300 МПа (http://www.omega.com).

Их недостатки - высокая температура обжига (>1700°С) и низкая термостойкость.

Наиболее близкой к предложенной шихте является шихта для корундовой керамики (материал «Такор»), содержащая, мас.% технический глинозем марки ГК 93-97 и 3-7 сложной стеклообразующей добавки, полученной по отдельной технологии из смеси 86% талька+14% флюорита (CaFz), при составе талька, мас.%, 66,7 SiO₂; 0,51 Al₂O₃+TiO₂; 0,06 Fe₂O₃; 0,1 СаО; 28,64 MgO; 1,13 Na₂O₃+K₂O (A.M. Черепанов и др. Корундовая керамика с пониженной температурой спекания. Стекло и керамика, №10, 1982, с. 19, 20).

Несмотря на высокую плотность и удовлетворительную величину электрической прочности 31 кВ/мм, величина термостойкости полученного материала (по перепаду температур воздух-вода) низкая - 206°С, что соответствует всего 2-5 водным теплосменам.

Технический результат заявленного изобретения - повышение термостойкости материала при сохранении электроизоляционных свойств.

Указанный технический результат достигается тем, что в шихте для керамического материала, содержащей технический глинозем (Al₂O₃) в качестве основы и добавку, согласно изобретению в качестве добавки используют циркон, оксид кальция, оксид титана, оксид кремния в виде нанокремнезема при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%:

Глинозем 91,0-95,5,

Циркон 3,0-7,0,

Оксид кальция 1,0-1,25,

Оксид титана 0,5-0,75,

Оксид кремния 0,3-1,0 (сверх 100%).

Указанные признаки являются существенными, так как предложенная шихта позволяет получить материал с высокой термостойкостью при сохранении электроизоляционных свойств (пробивное напряжение); изделия из данного материала могут быть использованы в условиях переменных термических нагрузок, в частности, в печах нагрева, при рабочих температурах 1250-1450°С в течение длительного времени работы, как при медленном, так и ускоренном охлаждении нагретых деталей, например, путем быстрого впрыска холодного газа в рабочую установку сразу же после отключения печи. Высокая термостойкость полученного материала позволит обеспечить в течение длительного времени работы целостность электроизоляторов в таких эксплуатационных условиях.

Глинозем (α-Al₂O₃ в шихте содержится, в мас.% 90,0-95,5. Использование технического (неметаллургического) глинозема ГК-1 не требует дополнительного обжига перед употреблением: данный глинозем характеризуется высокой дисперсностью и фазовой стабильностью.

Для обеспечения пониженной температуры спекания используют минерализирующие добавки на основе оксидов: кальция (СаО), титана (TiO₂) и кремния (SiO₂), а для обеспечения его высокой термостойкости - добавку циркона (ZrSiO₄).

Количество каждого компонента определялось опытным путем с целью создания полифазной структуры материала с наличием небольшого количества стеклофазы при ориентировке, прежде всего, на характеристики пористости, термостойкости и прочности получаемых изоляторов с целью их использования в тепловых агрегатах с ускоренным процессом охлаждения.

Указанные значения количества вводимых добавок SiO₂, TiO₂ и СаО обеспечивает получение материала с достаточной плотностью и прочностью. Введение указанных добавок в большем количестве, чем предложено, вызывает повышенную усадку материала и появление видимых микротрещин. Введение указанных добавок в меньшем количестве, чем предложено, повышает значения пористости при уменьшении значения прочности.

Содержание циркона ZrSiO₄ в шихте, мас.%, от 3 до 7 обусловлено получением максимальной термостойкости материала за счет разложения циркона и образования ZrO₂, который, располагаясь между кристаллами корунда, повышает термостойкость получаемого материала. Образовавшийся из циркона оксид кремния взаимодействует с Al₂O₃, образуя муллит, который также способствует увеличению термостойкости. Содержание циркона более 7% приводит к повышению температуры обжига материала.

Оксид кремния используется в виде нанокремнезема с целью активации стеклофазы для спекания материала и повышения его термостойкости за счет дополнительного образования муллита при взаимодействии SiO₂ из нанокремнезема с глиноземом. Некоторая часть стеклофазы, образующаяся из нанокремнезема и из разлагаемого циркона, реагирует с оксидом алюминия с образованием сначала эвтектики, а затем муллита. Полифазность полученного материала обусловлена наличием следующих фаз: корунд, окруженный стекловидной фазой, мельчайшие кристаллы ZrO₂ между кристаллами корунда и внутри их, муллит. Такая структура керамического материала обеспечивает его высокую термостойкость.

На чертеже изображен схематично испытуемый полуцилиндр изолятора.

Целый изолятор состоит из 2-х полуцилиндров, накладываемых друг на друга с образованием полого цилиндра для укладки в него нагревателя.

На чертеже обозначены: 1 - опора, 2 - испытуемый полуцилиндр изолятора, «Р» - усилие, прилагаемое к середине полуцилиндра изолятора.

В качестве ингредиентов шихтовой смеси используют следующие исходные материалы: неметаллургический глинозем Гк-1, содержащий более 95% оксида алюминия в виде α-корунда, оксид кальция, двуокись титана пигментная, порошок циркона в виде циркониевого концентрата. Глинозем и циркон предварительно измельчают до удельной поверхности 6500 см²/г (по ПСХ-8). Двуокись кремния используют в виде нанопорошка.

Примеры изготовления электроизоляторов для молибденовых нагревателей газостата.

Пример 1. Для изготовления электроизоляторов используют смесь ингредиентов, мас.%: Гк-1 - 91,0; СаО - 1,25; TiO₂ - 0,75; ZrSiO₄ - 7,0; нанокремнезем SiO₂ - 0,5% сверх 100. Смешивание ингредиентов производят в шаровой мельнице. Формовочную смесь готовят в вакуумном смесителе с подогревом при введении парафиносодержащей пластифицирующей добавки. Далее формуют заготовки изоляторов методом пластического прессования на гидравлическом прессе. Предварительный обжиг для выжигания пластификатора из электроизоляторов осуществляют при 1000-1100°С, а окончательный - при температуре 1550°С. Пористость изоляторов составила 4,5%, термостойкость - 50 водных теплосмен.

Пример 2. Процесс изготовления по примеру 1, но при содержании ингредиентов, мас.%: Гк-1 - 93,25; СаО - 1,15; TiO₂ - 0,60; ZrSiO₄ - 5,0, нанокремнезем SiO₂ - 0,75. Пористость изоляторов составила 2,5%, термостойкость - 40 водных теплосмен.

Пример 3. Процесс изготовления по примеру 1, но при содержании ингредиентов, мас.%: Гк-1 - 95,5; СаО - 1,0; TiO₂ - 0,5; ZrSiO₄ - 3,0, нанокремнезем SiO₂ - 1,0. Пористость изоляторов составила 0,5%, термостойкость - 30 водных теплосмен.

Свойства изделий: пористость (П), пробивное напряжение (Uпр.), определяли по известным методикам. Термостойкость оценивали по количеству водных теплосмен при перепаде температур от 1000 до 20°С. Для сравнения механических свойств изоляторов, используемых в настоящее время для изоляции молибденового нагревателя газостата, и изоляторов, предлагаемых по данному исследованию, определяли величину общего максимального неразрушаемого усилия, прилагаемого к середине образца на обычном прессе для оценки прочности материала изолятора при изгибе (см. чертеж).

Составы материалов и технические характеристики изоляторов из заявляемой шихты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Составы материалов и технические характеристики изоляторов, полученных из предложенной шихты
Состав	Al₂O₃, % (ГК1)	CaO, %	TiO₂, %	ZrSiO₄, %	SiO₂ (нанопорошок) сверх 100%	Пористость, % (П)	Теплосмены	Пробивное напряжение, кВ (Uпр.)
1	91,0	1,25	0,75	7,0	0,5	4-5	50	42-44
2	93,25	1,15	0,60	5,0	0,75	2-2,5	40	42-44
3	95,5	1,0	0,5	3,0	1,0	0,5-0,7	30	42-44

В таблице 2 представлено сравнение технических характеристик известных материалов изоляторов, используемых в настоящее время для изоляции молибденового нагревателя, и изоляторов из материала, выполненного из предложенной шихты.

Таблица 2
Сравнение технических характеристик известных изоляторов и изоляторов из материала, выполненного из предложенной шихты
Страна	Фирма	Материал	Основа Al₂O₃	Основные элементы добавок	Пористость П, %	Теплосмены	Прочность, Рразр., кгс	Uпр кВ/мм	Тобж., °С
Бельгия	TC-OMEGA (USA/Canada)	ОМЕGA-TITE	96-98	Si, Ca, Mg	0,2	3-4	>111,75	40	>1700
Россия	ОАО «Поликор»	К-98	96-98	Si, Ca, Mg	0,5	3-4	>111,32	42	>1700
Россия	«Такор»	Такор	93-97	Si, Ca, Mg, Ti	0,1-7,9	2-5	-	31	1550-1680
Россия	ФГУП НПЦ газотурбостроения «Салют»	Из предложенной шихты	91,0-95,5	Ca, Si, Ti, циркон	0,5-5,0	30-50	>111,15	40-42	1530-1550

Работоспособность изоляторов оценивалась в горячем газостате фирмы EPSINV (Бельгия) в условиях обжатия авиационных лопаток из жаропрочных сплавов: температура - 1250°С, давление рабочего газа (аргона) -160 МПа, время обжатия - 2,5 часа. Охлаждение при отключенной печи нагрева, т.к. ускоренное за счет впрыска рабочего газа нельзя применять в настоящее время из-за разрушения рабочих изоляторов молибденового нагревателя, которыми оснащена печь нагрева газостата.

Исследуемые образцы-полуцилиндры изоляторов из материала, полученного из заявленной шихты, устанавливались около нагревателя вблизи рабочих изоляторов. После 30 циклов газостатирования исследуемые изоляторы и рабочие изоляторы практически не изменились. У некоторых образцов исследуемых изоляторов белый цвет изменился на серый. Изменение цвета связано с изменением валентности элементов Zr, Ti в условиях вакуума с образованием нестехиометрических соединений. Пробивное напряжение не изменилось. У рабочих изоляторов цвет и пробивное напряжение остались прежними. Цвет исследуемых изоляторов восстанавливается при их обжиге в окислительной атмосфере при 1000°С.

Уровень технических характеристик (пористость, прочность, пробивное напряжение) керамических электроизоляторов из материала из предлагаемой шихты соответствуют изоляторам, используемым в печах подогрева, но значительно превосходят их по уровню термостойкости. Это дает возможность предложить их использовать, например, для изоляции молибденового нагревателя в установке «Газостат» в условиях резкого охлаждения нагретых рабочих деталей в печи подогрева путем впрыска холодного рабочего газа (аргон) сразу после выключения печи, например, при обжатии авиационных лопаток на газостате при рабочей температуре 1250-1450°С и давлении газа (аргона) 160 МПа с целью повышения плотности лопаток путем залечивания «пор» по механизму локальной деформации.

Шихта для керамического материала, содержащая технический глинозем (Al₂O₃) в качестве основы и добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки используют циркон, оксид кальция, оксид титана, оксид кремния в виде нанокремнезема при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%:
Глинозем 91,0-95,5,
Циркон 3,0-7,0,
Оксид кальция 1,0-1,25,
Оксид титана 0,5-0,75,
Оксид кремния 0,3-1,0 (сверх 100%).

Изобретение относится к технологии конструкционной керамики и может быть использовано для изготовления износостойких изделий, используемых в качестве подшипников, нитеводителей, водителей для проволоки, шаровых клапанов в устройствах для перекачки суспензий, а также в качестве деталей бумагоделательных машин.

Способ получения конструкционной алюмооксидной керамики // 2545270

Изобретение относится к технологии керамических материалов конструкционного назначения и может быть использовано для изготовления пористых изделий для высокотемпературной теплоизоляции или теплозащиты, носителей катализаторов и фильтров очистки жидких и газовых сред.

Способ получения конструкционной алюмооксидной керамики // 2536692

Изобретение относится к технологии плотно спеченных керамических материалов конструкционного назначения и может быть использовано для изготовления изделий, сочетающих высокие показатели прочности с повышенными термомеханическими свойствами и элементы ударопрочной защиты.

Способ получения пористого проницаемого керамического изделия // 2536536

Способ включает плазменное напыление частиц однородного по крупности керамического материала на основе оксида алюминия на удаляемую оправку. Напыление ведут путем формирования монослоев за счет соударения напыляемых частиц керамического материала с поверхностью оправки под углом менее 45°, исключая ноль.

Шихта на основе оксида алюминия и способ получения прочной керамики // 2534864

Изобретение относится к технологии получения керамического материала с высокими прочностными характеристиками и может быть использовано для изготовления износо- и химически стойких изделий, а также для изготовления изделий военной техники, а именно керамических бронеэлементов.

Способ легирования алюмооксидной керамики // 2525889

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.

Способ получения конструкционной алюмооксидной керамики // 2522487

Изобретение относится к технологии пористых керамических материалов конструкционного назначения и может быть использовано для изготовления изделий, сочетающих высокие показатели по пористости и прочности при невысокой теплопроводности (теплоизоляция, фильтры для очистки жидких и газовых сред, элементы комбинированной ударопрочной защиты, матрицы для получения композиционных материалов методом пропитки).

Шихта для изготовления алюмооксидной керамики // 2501768

Изобретение относится к области производства технической керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления керамических бронеэлементов. Сущность изобретения заключается в том, что в шихте для изготовления керамики, содержащей смесь частиц оксида алюминия, диоксида титана, диоксида марганца и диоксида циркония, согласно изобретению от 5 до 10% входящих в состав шихты частиц имеет средний размер не более 120 нм, а остальная часть входящих в состав шихты частиц имеет средний размер от 0,5 до 2 мкм, при этом вышеуказанные компоненты входят в состав шихты при следующем соотношении, мас.%: оксид алюминия 92-96; диоксид титана 1-3; диоксид марганца 1-3; диоксид циркония 1-6.

Шихта керамического материала для высокотемпературного применения в окислительных средах // 2498963

Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению материала для высокотемпературного применения на основе тугоплавких бескислородных и оксидных соединений, характеризующегося высокой прочностью, термической и окислительной стойкостью, стойкостью к термоудару при градиенте температуры до 2000 К в условиях воздействия высокоскоростного окислительного потока.

Способ получения корундовой керамики // 2494994

Изобретение относится к способам получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики с повышенными статическими нагрузками.

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразного радиоактивного цезия // 2569651

Изобретение относится к области химической технологии керамических высокопористых ячеистых материалов и предназначено для использования в процессах улавливания паров цезия при остекловывании высокоактивных отходов, высокотемпературной переработке облученного ядерного топлива, в производстве цезиевых источников ионизирующего излучения. Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразного радиоактивного цезия включает пропитку полиуретановой матрицы ячеистой структуры шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленного корунда, дисперсного порошка оксида алюминия и раствора поливинилового спирта, сушку и обжиг. на полученную корундовую матрицу со средним размером ячейки 0,5-1,5 мм наносят методом многократной пропитки и термообработки в интервале температур 600-700ºС сорбционно-активную композицию из смеси алюмозоля и кремнезоля, взятых в соотношении оксидов алюминия и кремния 30-35:70-65 мас.%, с добавлением 0,3-0,8 мас.% поливинилового спирта по отношению к сухому веществу композиции. Количество композиции составляет 21-45 мас.% от массы матрицы. Керамический блочно-ячеистый фильтр-сорбент радиоактивного цезия имеет открытую пористость 85-90 об.%, предел прочности при сжатии 2,5-4,0 МПа, удельную поверхность сорбционно-активного слоя 300-360 м2/г. В результате процесса хемосорбции на полученных фильтрах-сорбентах образуются устойчивые кристаллические алюмосиликаты цезия: CsAlSiO4 (кальсилит) и CsAlSi2O6 (поллуцит), сорбционная емкость составляет 0,16-0,32 г Cs2O/г фильтра-сорбента. Технический результат изобретения - повышение сорбционной емкости фильтра. 4 пр.

Способ получения керамики // 2571876

Изобретение относится к способам получения керамических материалов на основе оксида алюминия и может быть использовано в медицине при производстве имплантатов, металлургии, радиотехнике, энергетике и теплотехнике. Технический результат заключается в получении плотного керамического материала, обладающего высокими физико-механическими характеристиками и удовлетворяющего медицинским требованиям для производства имплантатов. Для синтеза алюмомагнезиальной шпинели смешивают оксид алюминия с карбонатом магния в стехиометрическом соотношении и обжигают при режимах, обеспечивающих шпинелеобразование. Из порошка шпинели и оксида алюминия готовят суспензию, диспергируют, подвергают распылительной сушке с получением пресс-порошка со сферическими гранулами, формуют заготовки и обжигают при температуре 1550-1650°C. Для получения керамики используют смесь алюмомагнезиальной шпинели и оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %: алюмомагнезиальная шпинель в пересчёте на оксид магния 0,1-0,3, оксид алюминия - остальное. 1 пр.

Керамический высокопористый блочно-ячеистый сорбент для улавливания радиоактивного йода и его соединений из газовой фазы // 2576762

Предлагаемое изобретение относится к области обращения с радиоактивными отходами и облученным ядерным топливом и предназначено для улавливания радиоактивного йода и его соединений из газовой фазы в системах вентиляции и в системах йодной очистки атомных электростанций. Керамический высокопористый блочно-ячеистый сорбент представляет собой пористую основу из корундового блочного высокопористого ячеистого материала с размером ячейки 0,5-1,2 мм, с открытой пористостью от 85 до 90% и с активной подложкой из γ-оксида алюминия, нанесенного в количестве до 6,5 мас.%, пропитанную сорбционно-активным компонентом - азотнокислым серебром - до суммарного содержания AgNO3, равного 8-18 мас.%. Технический результат изобретения - повышение механической прочности в процессах эксплуатации и регенерации сорбента, его химической и коррозионной стойкости в агрессивных средах, увеличение пористости и объемной поверхности. Полученные керамические сорбенты обеспечивают в исследованном интервале температур (170-210оС) и расходов воздушного потока (12-600 л/час) эффективность очистки от CH3 131I с концентрацией в воздухе 3,6-290 мг/м3 в интервале 99,92-99,97%, что соответствует требованиям, предъявляемым к йодным сорбентам по коэффициенту очистки от радиойода, - не менее 103. Приведенные характеристики керамических высокопористых блочно-ячеистых сорбентов позволяют повысить производительность и уменьшить в несколько раз размеры аппаратов газоочистки, продлить срок эксплуатации сорбентов, повысить эффективность использования дорогостоящего серебра. 4 пр.

Способ получения алюмооксидной конструкционной керамики // 2581183

Изобретение относится к технологии пористых конструкционных керамических материалов и может быть использовано в качестве теплоизоляционного термостойкого огнеприпаса. Технический результат изобретения - увеличение термостойкости материала в условиях множественных последовательных термосерий при сохранении достаточно высокой прочности. С алюминиевого сплава типа дюралюмин снимают стружку, состоящую из фрагментов площадью 160-200 мм2 и толщиной 0,1-0,2 мм. Проводят обработку стружки водным раствором едкого натра с концентрацией 7-25% при теплоотводе из реакционного объема хладагентом, осуществляют выделение из маточного раствора образовавшегося осадка методом вакуумной фильтрации и промывку осадка водопроводной водой методом множественной декантации до величины рН 8,5-9,2. Осадок сушат на воздухе при температуре 50-100°С, затем проводят термообработку на воздухе при температуре 1250-1350°С с выдержкой в течение 1-2 ч. В измельченный продукт добавляют 7-10%-ный водный раствор поливинилового спирта, взятый в количестве 5-10 мас.% в пересчете на сухой остаток вещества и прессуют заготовки под давлением 50-200 МПа, после чего полученный материал спекают на воздухе при температуре 1400-1430°С в течение 1-2 ч. 1 табл., 5 ил., 3 пр.

Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также способ их получения // 2582399

Настоящее изобретение относится к содержащим оксид титана частицам оксида алюминия на основе корунда, выплавленного в электродуговой печи из кальцинированного глинозема, а также к способу их получения. Содержащие оксид титана частицы оксида алюминия на основе корунда имеют содержание оксида алюминия >97,0 вес.%, оксида титана от 1,3 до 1,8 вес.%, оксида железа (III) от 0,05 до 0,2 вес.%, оксида кремния от 0,1 до 0,5 вес. %, оксида натрия от 0,05 до 2,0 вес.% и содержание оксида циркония от 0,02 до 0,1 вес.%. При этом отношение суммы весовых долей Fe2O3, SiO2 и ZrO2 к весовой доле Na2O меньше 10. Частицы оксида алюминия имеют среднеарифметическую компактность <0,8. Изобретение позволяет получить частицы оксида алюминия, содержащие оксид титана, применяемые для получения абразивных и/или огнеупорных материалов. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

Способ получения алюмооксидной конструкционной керамики // 2584992

Изобретение относится к технологии высокотемпературных керамических материалов конструкционного назначения с повышенными термомеханическими свойствами и может быть использовано в качестве футеровки тепловых агрегатов, термостойкого огнеприпаса, элементов ударопрочной защиты. Для изготовления конструкционной алюмооксидной керамики исходный сплав алюминия с кремнием (10-14 мас.%) обрабатывают водным раствором гидроокиси лития с концентрацией 12-20% при теплоотводе из реакционного объема хладагентом с температурой 25-45°C. Затем из маточного раствора выделяют осадок гидроксида алюминия с включениями метасиликата лития, его промывку ведут до величины pH среды 8,2-8,6. Осадок высушивают, термообрабатывают на воздухе при 1250-1350°C 30-60 минут. Полученный спек измельчают и приготавливают шихту. Изделия прессуют под давлением 150-200 МПа и спекают на воздухе при температуре 1450-1550°C в течение 40-60 минут. Технический результат изобретения - увеличение прочности и плотности материала. 3 ил., 3 пр. 1 табл.

Способ приготовления шихты для алюмооксидной керамики (варианты) // 2595750

Изобретение относится к области производства технической алюмооксидной керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления броневой керамики. Для приготовления шихты смешивают оксид алюминия, по меньшей мере, часть которого находится в γ-форме, с минерализующей добавкой и проводят последующую термическую обработку полученной смеси. Согласно изобретению в качестве минерализующей добавки используют диоксид титана или соль титана (IV), при термическом разложении которой образуется диоксид титана, в сочетании с оксидом марганца (IV), или с оксидом марганца (II), или с солью марганца (II), при термическом разложении которой образуется оксид марганца (II). Минерализующую добавку в количестве 2-5 мас. % смешивают с исходным оксидом алюминия, после чего осуществляют термическую обработку смеси указанного исходного оксида алюминия с указанной добавкой при температуре 900-1150°C. По второму варианту в качестве минерализующей добавки используют диоксид титана или соль титана (IV), при термическом разложении которой образуется диоксид титана (IV), в сочетании с оксидом кальция или с солью кальция, при термическом разложении которой образуется оксид кальция. Добавку вводят в том же количестве. Техническим результатом изобретения является осуществление перевода γ-формы оксида алюминия в α-форму и спекания компонентов шихты в рамках единой операции при более низкой температуре, что обеспечивает упрощение и удешевление способа приготовления шихты для алюмооксидной керамики. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 14 пр.

Способ получения пористой алюмооксидной керамики // 2610482

Изобретение относится к технологии пористых керамических материалов и может быть использовано для изготовления изделий, эксплуатируемых в качестве высокотемпературной теплоизоляции (или теплозащиты), термостойкого огнеприпаса, носителей катализаторов, фильтров для очистки жидких и газовых сред. Для изготовления пористой алюмооксидной керамики получали шихту смешиванием алюминиевой пудры марки ПАП, взятой в количестве 30-70 об.%, алюмооксидного порошка, состоящего из пористых сферолитов, и водного раствора ПВС (2-7 мас.% на сухой остаток вещества). Предварительно алюминиевую пудру нагревали до 360-370°С и выдерживали 3-5 ч, а порошок оксида алюминия термообрабатывали при 1320-1370°С в течение 1-3 ч. Из высушенной шихты при 50-500 МПа прессовали сырец, из которого выжигали ПВС при 340-355°С в течение 1-5 ч, после чего проводили его термообработку на воздухе, нагревая со скоростью 20-25°С/мин до 500-550°С с выдержкой 5-15 мин, затем продолжали нагрев со скоростью 20-30°С/мин до 700-750°С с последующей выдержкой 10-30 мин и спекали на воздухе при 1450-1500°С в течение 0,5-1,0 ч. Фазовый состав керамики представлен α-Al2O3, общая пористость 42-52%, открытая пористость - 38-50%, прочность при изгибе - 10-50 МПа, коэффициент теплопроводности на воздухе при 1000°С - 1,8-2,3 Вт/м⋅К. Технический результат изобретения – увеличение открытой доли пористости материала, увеличение термостойкости при сохранении высокой прочности. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Алюмооксидная композиция и способ получения керамического материала для производства подложек // 2632078

Изобретение относится к алюмооксидной композиции и способу получения керамического материала для производства подложек для интегральных микросхем СВЧ-диапазона, причем указанная композиция содержит частицы альфа-оксида алюминия в узком диапазоне 0,7-3 мкм со средним размером частиц 1,54 мкм, что позволяет достичь равнокристаллической структуры с высокой плотностью, достаточной прочностью и необходимыми электроизоляционными свойствами, предъявленными к керамическим материалам для подложек интегральных микросхем СВЧ-диапазона. На 100 вес.ч. альфа-оксида алюминия вводят 0,2-0,3 вес.ч. MgO, 43-45 вес.ч. растворителя: смеси нефраса с ацетоном или растворитель марки EXX SOLDSP с ацетоном, 3,5-5,5 вес.ч. бутадиен-нитрильного карбоксилатного каучука и 0,9-1,2 вес.ч. дибутилфталата. Из полученного шликера формируют керамическую плёнку заданной толщины, подсушивают, создают пакет слоёв, уплотняют в вальцах. Из полученного пакета слоёв вырубают заготовки заданного размера, удаляют связующее, обжигают до спекания в условиях вакуума при конечной температуре 1850°С. Обожжённые изделия обрабатывают до высокой степени чистоты поверхности. Использование раствора карбоксилатного каучука в качестве временного технологического связующего обеспечивает точность повторения получаемых характеристик, исключающих появление анизотропии и коробления подложек. Изобретение позволяет расширить диапазон использования порошков глиноземов с содержанием альфа-Аl2О3 от 99,7 мас.% и выше, что значительно влияет на снижение затрат получаемого керамического материала. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Способ приготовления шихты для корундовой керамики (варианты) // 2633463

Изобретение относится к области производства технической корундовой керамики и может быть использовано, в частности, для изготовления броневой керамики. Способ приготовления шихты включает смешивание гидроксида алюминия с минерализующей добавкой и термическую обработку полученной смеси. В качестве минерализующей добавки используют диоксид титана или соль титана (IV), при термическом разложении которой образуется диоксид титана, в сочетании с оксидом марганца (IV), или с оксидом марганца (II), или с солью марганца (II), при термическом разложении которой образуется оксид марганца (II). Компоненты шихты берут в следующем соотношении: гидроксид алюминия в пересчете на оксид алюминия 92-98 мас.%, минерализующая добавка 2-8 мас.%. Минерализующая добавка также может содержать оксид меди или оксид циркония. Термическую обработку смеси гидроксида алюминия с минерализующей добавкой осуществляют при температуре 1100-1150°C. По второму варианту в качестве минерализующей добавки используют то же соединение титана в сочетании с оксидом кальция или с солью кальция, при термическом разложении которой образуется оксид кальция. Технический результат изобретения - упрощение и удешевление способа приготовления шихты для алюмооксидной керамики за счет снижения температуры получения спека и изделий из него. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 пр.