Способ изготовления изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении качества изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава. Измельчают аморфное стекло мокрым способом до получения водного шликера, формуют заготовки в гипсовых формах. Затем их повторно перерабатывают в шликер, формуют изделия и термообрабатывают в две стадии. На первой стадии проводят термообработку при температуре зародышеобразования путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10-20°С/час. Затем на второй стадии проводят термообработку при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах. 1 табл.

 

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения для ракетной техники и электронной промышленности.

Известен способ изготовления изделий из стеклокристаллического материала (Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.), включающий последовательную термообработку заготовок сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации.

К недостаткам этого метода следует отнести то, что он рассчитан только на термообработку монолитных аморфных заготовок, отформованных из стекла по стекольной технологии. При термообработке же заготовок, отформованных по керамической технологии из водных шликеров, приготовленных на основе аморфного или закристаллизованного стекла, появляется задача по спеканию отдельных тонкоизмельченных частиц, из которых состоит отформованная заготовка.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления изделий из стеклокристаллического материала литийалюмосиликатного состава (Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких, радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. //Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, 430 с.), включающий измельчение аморфного стекла мокрым способом до получения водного шликера, предварительное формование в гипсовых формах заготовок произвольной формы, их повторную переработку в шликер, формование изделий и их термообработку в две стадии: сначала при температуре зародышеобразования 630-670°С с выдержкой в течение 5 часов, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах. Подъем температуры при термообработке изделия в высокотемпературной печи осуществляется со скоростью 20-60°С/час.

К недостаткам приведенных выше способов относится то, что на конечные свойства материала существенное влияние оказывает термообработка на температуре зародышеобразования, так как именно при ней закладывается оптимальное количество зародышей кристаллов, из которых впоследствии и образуется кристаллическая структура материала. Как правило, в серийном производстве термообработку всех изделий ведут при одной устоявшейся температуре 650°С. В то же время химический состав исходного литийалюмосиликатного стекла может меняться от партии к партии в следующих установленных пределах: SiO2 - 62,5÷65,5%; Al2O3 - 24,0÷26,0%; TiO2 - 4,3÷5,5%; Li2O - 3,6÷3,9%; ZnO - 0,8÷1,0%; BaO - 0,9÷1,0%. Изменение содержания элементов в указанных выше пределах может сдвинуть наиболее оптимальную для каждой конкретной партии стекла температуру термообработки как в сторону верхнего (670°С), так и в сторону нижнего предела (630°С), что не позволит получить для данной партии стекла оптимального количества зародышей и как следствие повлияет на конечные свойства материала.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ изготовления изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава, включающий измельчение аморфного стекла мокрым способом до получения водного шликера, предварительное формование в гипсовых формах заготовок произвольной формы, их повторную переработку в шликер, формование изделий и их термообработку в две стадии: сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах, отличающийся тем, что термообработка при температуре зародышеобразования производится путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10÷20°С/час.

Авторами экспериментально установлено, что при проведении термообработки при температуре зародышеобразования путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10÷20°С/час материал подвергается термообработке при температурах, при которых возможно возникновение зародышей кристаллизации в течении 5÷10 часов, что гарантированно обеспечивает получение необходимого количества зародышей.

Установлено, увеличение скорости подъема температуры выше указанного значения 20°С/час не приведет к созданию необходимого количества зародышей кристаллизации, а снижение скорости ниже 10°С/час будет способствовать существенному увеличению режима термообработки.

Реализация предложенного способа с использованием стеклокерамики литийалюмосиликатного состава представлена на следующих примерах.

Пример 1 (изготовление изделия по прототипу)

Из литийалюмосиликатного стекла, имеющего следующий химический состав, вес.%: SiO2 - 64,23; Al2O3 - 24,2; TiO2 - 5,5; Li2O - 3,9; ZnO - 1,1; BaO - 1,0, способом мокрого измельчения получили шликер, имеющий следующие параметры: плотность 2,01 г/см3, вязкость 60 с, содержание частиц 63-500 мкм = 6,5%, влажность 14,9%. Затем из данного шликера методом шликерного литья из водных суспензий в пористые гипсовые формы отформовали диски диаметром 300 мм, толщиной 20 мм. Полученные диски повторно переработали в шликер (имеющий аналогичные параметры), из которого отформовали керамические заготовки. Заготовки разделили на 6 партий.

Партию заготовок №1 термообработали по следующему режиму: подъем температуры со скоростью 60°С/час до температуры зародышеобразования 650°С и выдержка при ней 5 часов, подъем температуры со скоростью 60°С/час до верхней температуры кристаллизации и спекания 1250°С и выдержка при ней в течение 7 часов, охлаждение печи. Свойства полученного материала приведены в таблице.

Пример 2

Партии заготовок №2, 3, 4, 5 термообработали по режиму, аналогичному представленному в примере 1, но при этом температура зародышеобразования изменялась на 600, 630, 670, 700°С соответственно.

Свойства обожженных заготовок приведены в таблице.

Пример 3 (изготовление изделия по предложенному техническому решению)

Партию заготовок №6 термообработали по следующему режиму: подъем температуры со скоростью 60°С/час до температуры 600°С, подъем температуры со скоростью 15°С/час до температуры 700°С, подъем температуры со скоростью 60°С/час до верхней температуры кристаллизации и спекания 1250°С и выдержка при ней в течение 7 часов, охлаждение печи. Свойства полученного материала приведены в таблице.

Анализ данных, приведенных в таблице, показал, что изменение температуры зародышеобразования оказывает влияния на прочностные свойства конечного материала. Так, например, максимальные значения предела прочности при изгибе получены при температуре зародышеобразования 670°С (партия №4). Также следует отметить существенно меньшее значение разброса значений прочности в выборке образцов в данной партии образцов. Это свидетельствует о том, что при термообработке на данной температуре было получено максимальное значение зародышей кристаллизации, что и привело к более равномерным свойствам материала. В то же время при серийном производстве была бы использована температура 650°С, что не позволило бы получить максимальный эффект.

Использование предложенного технического решения (партия №6) позволило получить изделия с максимально высоким уровнем свойств. При этом данный уровень свойств будет гарантирован вне зависимости от используемой партии стекла.

Таким образом, применение способа по предложенному техническому решению позволяет существенно улучшить качество изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава.

Свойства обожженных заготовок приведены в таблице.

Источники информации

1. Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.

2. Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких, радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. // Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, 430 с.

Способ изготовления изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава, включающий измельчение аморфного стекла мокрым способом до получения водного шликера, предварительное формование в гипсовых формах заготовок произвольной формы, их повторную переработку в шликер, формование изделий и их термообработку в две стадии: сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах, отличающийся тем, что термообработка при температуре зародышеобразования производится путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10÷20°С/час.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к батарее твердооксидных электролитических элементов (SOEC), изготовляемой способом, который включает следующие стадии: (a) формирование первого блока батареи элементов путем чередования по меньшей мере одной соединительной пластины и по меньшей мере одного узла элемента, причем каждый узел элемента содержит первый электрод, второй электрод и электролит, расположенный между этими электродами, а также обеспечение стеклянного уплотнителя между соединительной пластиной и каждым узлом элемента, причем стеклянный уплотнитель имеет следующий состав: от 50 до 70 мас.% SiO2, от 0 до 20 мас.% Аl2О3, от 10 до 50 мас.% СаО, от 0 до 10 мас.% МgО, от 0 до 2 мас.% (Na2O+K2O), от 0 до 10 мас.% В2O3 и от 0 до 5 мас.% функциональных элементов, выбранных из TiO2, ZrO2, F2, P2O5, МоО3, Fе2O3, MnO2, La-Sr-Mn-O перовскита (LSM) и их комбинаций; (b) превращение указанного первого блока батареи элементов во второй блок со стеклянным уплотнителем толщиной от 5 до 100 мкм путем нагревания указанного первого блока до температуры 500°C или выше и воздействия на батарею элементов давлением нагрузки от 2 до 20 кг/см2; (c) превращение указанного второго блока в конечный блок батареи твердооксидных электролитических элементов путем охлаждения второго блока батареи, полученного на стадии (b), до температуры ниже, чем на стадии (b), при этом стеклянный уплотнитель на стадии (a) представляет собой лист стекловолокон.

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к составам декоративного стеклокристаллического материала, который может быть использован для производства облицовочных и художественных изделий.

Изобретение относится к области петрургии и составам мраморовидных материалов. .

Изобретение относится к технологии мультиферроиков. Технический результат - получение нанокомпозитов со свойствами мультиферроиков.
Группа изобретений относится к стеклокерамическим материалам для изготовления стоматологического восстановительного материала, к способу изготовления такого материала , а также к самому стоматологическому восстановительному материалу. Согласно способу изготовления стоматологического восстановительного материала, содержащего стеклокерамику на основе силиката лития, аморфное стекло следующего состава, в % по весу: SiO2 55-70, Li2O 17-20, ZrO2 8-20, Al2O3 0-8%, K2O 0-8% и добавки 0-15%, подвергают по меньшей мере одной термической обработке, представляющей собой двухстадийную обработку с первой температурой, составляющей от 600 до 800°С, и второй температурой, составляющей от 780 до 900°С, с получением окрашенной в цвет зуба стеклокерамики, пропускающей свет с длиной волны от 360 нм до 740 нм (согласно измерению в соответствии с DIN EN 410 на спектрофотометре Minolta CM-3610d), с прочностью по меньшей мере 250 МПа (измеренной в соответствии с DIN ISO 6872), и имеющей цвет зуба, причем в ходе указанной по меньшей мере однократной термической обработки происходит по меньшей мере частичная кристаллизация за счет повышенных температур. Из указанной стеклокерамики получают стоматологический восстановительный материал с помощью процесса съема материала, выбранного из группы, состоящей из фрезерования, шлифования и лазерной абляции, и перед стоматологическим применением стоматологический восстановительный материал подвергают конечной обработке, которая представляет собой полировку, глазурование, герметизацию, нанесение покрытия и облицовку облицовочной керамикой или глазурью, причем прочность стоматологического восстановительного материала составляет по меньшей мере 250 МПа (измеренная в соответствии с DIN ISO 6872). Предлагается также стоматологический восстановительный материал, получаемый по вышеуказанному способу, и окрашенная в цвет зуба стеклокерамика для изготовления стоматологического восстановительного материала, пропускающая свет с длиной волны от 360 нм до 740 нм (согласно измерению в соответствии с DIN EN 410 на спектрофотометре Minolta CM-3610d), обладающая прочностью по меньшей мере 250 МПа (измеренной в соответствии с DIN ISO 6872) и имеющая следующий состав, в % по весу: SiO2 55-70, Li2O 17-20, ZrO2 8-20, Al2O3 0-8%, K2O 0-8% и добавки 0-15%. Использование группы изобретений обеспечивает получение стоматологического восстановительного материала, обладающего высокой прочностью и химической стойкостью, при этом поддающегося механической обработке. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Изобретение относится к оптическим материалам, в частности к материалам, прозрачным в видимой области спектра, с высоким поглощением в ИК области спектра. Технический результат – повышение поглощения в ближней ИК-области. Плавят шихту состава, мас.%: K2O 9-20, ZnO 20-35, Al2O3 11-22, SiO2 32-44, Eu2O3 - 0,01-3 мол.% при температуре 1520-1580°С. Отливают расплав в холодную форму и отжигают при температуре 500-550°С. Проводят дополнительную термообработку при температуре в интервале от 650 до 900°С в течение 1-200 ч и охлаждают стеклокристаллический материал до комнатной температуры. Полученная прозрачная стеклокерамика на основе кристаллов ZnO выполнена на основе калиевоцинковоалюмосиликатного стекла с кристаллической фазой оксида цинка и примесью трехвалентных ионов европия в количестве от 0,01 до 3 мол.%. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к люминесцирующим стеклокерамикам. Технический результат – получение стеклокерамики, обладающей люминесценцией в видимой и ближней ИК области, стабильностью свойств, повышенной механической прочностью. Способ получения стеклокристаллического материала, мол.%: Li2O - 10-30, Al2O3 - 12-35, SiO2 - 40-78, Nb2O5 - 2-6, Y2O3 - 0,01-6, Er2O3 - 0,01-4, Yb2O3 - 0,01-4, Eu2O3 - 0,1-4; Но2О3 - 0,1-4; Tm2O3 - 0,1-4, Tb2O3 - 0,1-4, Pr2O3 - 0,1-4, Nd2O3 - 0,1-4, Dy2O3 - 0,1-4, Sm2O3 - 0,1-4, где Nb2O5, Y2O3, Er2O3, Yb2O3, Eu2O3, Ho2O3, Tm2O3, Tb2О3, Pr2O3, Nd2O3, Dy2O3, Sm2O3 введены сверх 100% основного состава. Оксиды смешивают, перемалывают до получения однородной смеси, засыпают в тигель из кварцевой керамики и помещают в силитовую печь. Плавление смеси осуществляют при температуре 1560-1600°С в течение 3-8 часов. Затем расплавленную стекломассу охлаждают до температуры 1400-1500°С, отливают с приданием ей необходимой формы и отжигают при температуре 600-700°С в течение часа. Далее заготовку охлаждают и подвергают дополнительной изотермической термообработке в интервале температур 700-1350°С в течение 1-48 часов с последующим инерционным охлаждением до комнатной температуры. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области оптического материаловедения. Технический результат – получение однородных кристаллических линий в объеме стекла. Локальная кристаллизация стекол проходит под действием фемтосекундного лазерного излучения. Пучок лазера пропускают через призматический телескоп или цилиндрическую линзу до фокусирующего объектива, тем самым получая перетяжку с эллиптическим поперечным сечением, имеющим соотношение большой и малой осей не менее 2:1 и с ориентацией длинной оси эллипса вдоль направления роста кристалла. Стекла имеют следующий состав, мол.%: La2O3 23-26, В2О3 23-26, GeO2 49-52 или La2O3 20,9-26, В2O3 23-27, GeO2 49-52, Nd2O3 0,1-3. Пучок перемещают относительно стекла со скоростью 10-50 мкм/с и энергией импульса лазерного излучения в пределах 0,5-2,5 мкДж. 6 ил., 3 пр.

Группа изобретений относится к способу изготовления стоматологического восстановительного материала, а также к самому стоматологическому восстановительному материалу. Предлагаемый способ изготовления стоматологического восстановительного материала, содержащего стекломатериал или стеклокерамику на основе силиката лития, характеризуется тем, что: а) аморфное стекло состава: 50-75% по весу SiO2, 17-25% по весу Li2O, 10-20% по весу стабилизатора, выбранного из группы, состоящей из ZrO2, HfO2 и их смесей, 0-10% по весу Al2O3, 0-10% по весу K2O, и 0-20% по весу добавок, обеспечивают в виде заготовки, б) указанную заготовку преобразуют в стоматологический восстановительный материал посредством по меньшей мере одного процесса преобразования, представляющего собой процесс литья по выплавляемым восковым моделям, причем в ходе указанного процесса преобразования происходит по меньшей мере частичная кристаллизация за счет повышенных температур; при этом стабилизатор присутствует по существу в аморфном состоянии. Предлагается также стоматологический восстановительный материал, изготовленный с помощью вышеуказанного способа. Полученный стоматологический восстановительный материал имеет высокие показатели прочности, прозрачности и химической стойкости. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр., 3 ил.

Изобретение относится к способу локальной кристаллизации стекол под действием лазерного пучка. Локальную кристаллизацию стекол лантаноборогерманатной системы, легированных неодимом, проводят с помощью импульсного фемтосекундного лазера, перемещающегося относительно стекла со скоростью 10-50 мкм/с на глубине от 100 мкм. Частоту следования фемтосекундных импульсов задают в пределах 25-100 кГц, а среднюю мощность - в пределах 0,1-1,2 Вт. Используют стекло следующего состава, мол.%: La2O3 14,9-26, В2O3 23-26, GeO2 49-52, Nd2O3 0,1-10. Технический результат – получение однородных кристаллических линий со встроенными в кристаллическую решетку ионами неодима в объеме стекла. 5 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способу локальной нанокристаллизации оксидных стекол под действием лазерного излучения. Стекло состава ВаО 35-45 мол.%, ТiO2 10-20 мол.%, SiO2 40-50 мол.% облучают сфокусированным фемтосекундным пучком лазера, генерирующего на длине волны 1030 нм импульсы с частотой 100-500 кГц длительностью 300 фс и с энергией 0,5-1,5 мкДж. Лазерный пучок, сфокусированный объективом с числовой апертурой 0,45-0,65, перемещают относительно стекла в скоростном интервале 500-1000 мкм/с. Изобретение позволяет локально формировать в объеме бариевотитаносиликатных стекол протяженные нанокристаллические структуры длиной не менее 200 мкм и регулируемой шириной, обладающие генерацией второй гармоники. 3 ил.

Изобретение относится к области микротехники и касается способа изготовления устройства микротехники в объеме пластины фоточувствительного стекла (ФС). Способ включает в себя формирование прообразов локальных областей путем перемещения сфокусированного пучка лазерного излучения в плоскости создания прообразов локальных областей, выявление прообразов локальных областей с дефектами, аморфизацию всех выявленных прообразов локальных областей с дефектами, повторное формирование прообразов локальных областей в каждой из аморфизированных областей, проведение термической обработки до появления локальных областей кристаллической фазы в прообразах локальных областей и травление пластины ФС. Аморфизацию осуществляют сходящимся пучком излучения СО2 лазера с плотностью средней мощности в перетяжке пучка не менее 7 Вт/см2 и не более 18 Вт/см2 с длительностью воздействия от 5 до 10 с и размером перетяжки от 25 до 50 мкм. Термическую обработку осуществляют сходящимся пучком излучения СО2 лазера с плотностью средней мощности в перетяжке пучка не менее 1.5 Вт/см2 и не более 3.0 Вт/см2 с длительностью воздействия от 15 до 400 с и размером перетяжки от 25 до 500 мкм. Технический результат заключается в сокращении длительности процесса и повышении выхода годных изделий. 16 ил.

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения. Технический результат изобретения заключается в повышении качества изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава. Измельчают аморфное стекло мокрым способом до получения водного шликера, формуют заготовки в гипсовых формах. Затем их повторно перерабатывают в шликер, формуют изделия и термообрабатывают в две стадии. На первой стадии проводят термообработку при температуре зародышеобразования путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10-20°Счас. Затем на второй стадии проводят термообработку при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах. 1 табл.

Наверх