Способ получения изделий из высокопрочной керамики

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония. может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.п. Способ получения высокопрочной керамики включает приготовление плазмохимического порошка из тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, смешивание его с органической связкой (пластификатором), формование, удаление связки в засыпке и обжиг. Формовочный шликер готовят из смеси плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас.% оксида циркония, 15-20 мас.% оксида алюминия, 3-5 мас.% оксида лития, включающей пластификатор в количестве 25-60% от массы смеси. Шликер формуют в пресс-форме, нагретой до 60-85°С, в заготовку под давлением 0,3-0,6 МПа, обжигают в засыпке для удаления пластификатора, далее формованную заготовку спекают при температуре 1690-1800°С. Керамические изделия с заявляемым составом и указанными параметрами спекания имеют предел прочности при изгибе не менее 1215 МПа. Кроме того, получаемые керамические образцы отличаются высокой ударопрочностью, жаростойкостью и жаропрочностью до 1500-1600°С. 1 табл.

 

Изобретение относится к области получения новых высокопрочных материалов, а именно к оксидной керамике алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония, и может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Известен поликристаллический материал, способ и устройство для его получения, изделие из этого материала [RU 2199616, C30B 28/06, C30B 29/22, A61B 17/32, опуб. 27.02.2003], где материал состоит из кристаллов тетрагональной модификации диоксида циркония игольчатой или пластинчатой формы размерами не более 0,05 мм с соотношением длины и максимального поперечного сечения не менее 2:1, ориентированных параллельно своим длинным осям и образующих прямоугольную решетку. Материал получают методом плавления в холодном контейнере при горизонтальном перемещении его относительно индуктора.

Недостатком способа является сложность получения исходного материала методом плавления в холодном контейнере и недостаточная прочность керамического материала.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является изобретение «Шихта для изготовления керамики» [RU 2164503, C04B 35/488, C04B 35/119, опуб. 27.03.2001, бюл. №7]. Шихта содержит плазмохимическую смесь оксида алюминия, диоксида циркония, стабилизирующей его добавки и оксида алюминия 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 шихты, составлял до 1180 МПа.

Предлагаемый состав шихты не обеспечивает получения керамического материала с более высокими прочностными характеристиками.

Задачей изобретения является получение керамических изделий с более высокими прочностными характеристиками.

Поставленная задача решается тем, что способ получения высокопрочной керамики включает приготовление плазмохимического порошка из тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, смешивание его с органической связкой (пластификатором), формование, удаление связки в засыпке и обжиг, при этом готовят шликер из смеси плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас.% оксида циркония, 15-20 мас.% оксида алюминия, 3-5 мас.% оксида лития и пластификатора 25-60% от массы смеси, шликер формуют в пресс-форме, нагретой до 60-85°С, при давлении 0,3-0,6 МПа, выдержкой 3-5 минут и обжигают при температуре 90-120°С в течение 10-15 часов в засыпке (сорбирующем веществе), после чего шликер спекают при температуре 1690-1800°С в течение 2-5 часов.

Технология шликерного литья включает: приготовление плазмохимического порошка, введение пластификатора, формирование изделия, закрепление формы, спекание и финишную механическую обработку.

Исходный ультрадисперсный (нано-)порошок (УДП) оксида циркония, оксида алюминия и оксида лития получают путем денитрации водных растворов солей циркония, алюминия и лития в плазмохимическом реакторе. УДП состоит из частиц тетрагонального и моноклинного оксида циркония с границей из аморфного алюмината лития, структура порошка тонкозернистая со средним размером частиц 30-40 нм. В порошок вводят заданное количество пластификатора, например, в виде пчелиного воска или парафина. Увеличение доли пластификатора более 60% приводит к высокой (20-30%) пористости изделия при последующих термических операциях.

Формование изделия производят в подогретой до 80°С металлической пресс-форме давлением до 0,5 МПа и выдержкой до 10 минут.

С целью извлечения пластификатора производится обжиг изделия в сорбирующем веществе (например, порошок отожженного глинозема) при температуре 90-120°С в течение 10-15 часов, потеря массы составляет 20-30%. Процесс окончательного удаления пластификатора происходит при 1000-1100°С за 2-3 суток. Усадка изделия составляет при этом 10-15%. Спекание изделия производят при температуре 1690-1800°С в течение 2-5 часов. В результате получили изделие с зернистой поверхностью, размеры изделия подлежат доводке абразивами и алмазным инструментом. Усадка изделия при спекании составляет 3-4%.

Керамическое изделие получается в виде бруска, состоящего из тетрагонально-моноклинной окиси циркония с соотношением до 10:1, другие фазы не выявляются, плотность керамики 5600-5700 кг/м, пористость 6-8%. Определяли предел прочности при изгибе. Результаты опытов представлены в таблице.

Как видно из таблицы, изготовление шликера с заявляемым составом и указанными параметрами спекания позволяет получать керамические изделия с более высокими (не менее 1215 МПа) прочностными характеристиками, чем у аналога. Кроме того, дополнительные испытания показали, что получаемые керамические образцы отличаются очень высокой ударопрочностью, жаростойкостью и жаропрочностью до 1500-1600°С.

Получаемый керамический материал может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Способ получения высокопрочной керамики, включающий приготовление плазмохимического порошка из тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, смешивание его с органической связкой (пластификатором), формование, удаление связки в засыпке и обжиг, отличающийся тем, что готовят шликер из смеси плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас.% оксида циркония, 15-20 мас.% оксида алюминия, 3-5 мас.% оксида лития и пластификатора 25-60% от массы смеси, шликер формуют в пресс-форме, нагретой до 60-85°С, при давлении 0,3-0,6 МПа, выдержкой 3-5 минут и обжигают при температуре 90-120°С в течение 10-15 часов в засыпке, после чего спекают при температуре 1690-1800°С в течение 2-5 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения окислительно-стойких ультравысокотемпературных керамических композиционных материалов состава MB2/SiC, где М=Zr и/или Hf с нанокристаллическим карбидом кремния, которые могут быть использованы в качестве окислительно-, химически- и эрозионно-стойких материалов в потоках воздуха при температурах выше 2000°С, для создания авиационной, космической и ракетной техники, отопительных систем, теплоэлектростанций, а также в технологиях атомной энергетики, в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к неорганической химии и неорганическому материаловедению, конкретно к получению порошковых материалов состава MB2-SiC, где М = Zr, Hf, содержащих нанокристаллический карбид кремния.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к производству проппантов для гидроразрыва пласта. В способе получения проппанта, используемого при добыче нефти и газа, из измельченного алюмосиликатного сырья и связующего, включающем предварительный обжиг алюмосиликатного сырья, его помол и гранулирование при введении связующего в смеситель-гранулятор, сушку полученных гранул, их рассев и обжиг, охлаждение обожженных гранул и рассев их на товарные фракции, алюмосиликатное сырье измельчают до среднего размера 3-5 мкм, подвергают его сепарации с выделением фракции менее 1,0 мкм, при этом используют фракцию более 1,0 мкм для грануляции, а фракцию менее 1,0 мкм - для получения связующего смешением с 3%-ным водным раствором органического связующего карбоксиметилцеллюлозы, или метилцеллюлозы, или лигносульфонатов технических.

Изобретение относится к получению сырья для производства керамических изделий с положительным температурным коэффициентом электрического сопротивления (ПТК-керамики) методом инжекционного формования.
Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве пустотело-пористых керамических кирпичей, камней, блоков и т.д. .

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении пленочных магнитов. .
Изобретение относится к технологии изготовления углеродсодержащих огнеупоров на основе тугоплавких оксидов или карбида кремния и может быть использовано в огнеупорной и металлургической промышленности.

Изобретение относится к керамическим однородным суспензиям керамического порошка и способу их приготовления. .

Изобретение относится к материалам для электронной техники, в частности для корундовой керамики, используемой для изготовления пассивной части гибридных интегральных схем (ГИС).

Изобретение относится к промышленности огнеупоров и может использоваться в металлургической промышленности для выполнения монолитных футеровок, защитных обмазок футеровок высокотемпературных агрегатов с агрессивными условиями службы, например, для конвертеров и установок внепечного вакуумирования стали.

Изобретение относится к способам получения наноразмерного порошкообразного стабилизированного диоксида циркония и может быть использовано для изготовления вакуумноплотной наноструктурированной керамики: твердых электролитов, сенсоров полноты сгорания топлива, мембран для твердооксидных топливных элементов; наномодифицированных органических и неорганических материалов; порошковых покрытий на металлах.

Изобретение относится к способу изготовления плотной керамики для твердого электролита на основе полностью стабилизированного диоксида циркония и может быть использовано в твердооксидных топливных элементах, высокотемпературных электрохимических устройствах в качестве электролитических элементов.

Изобретение относится к производству композиционных материалов, преимущественно конструкционного назначения, и может быть использовано для изготовления теплозащитных слоистых композиционных изделий, предназначенных, например, для эффективной тепловой защиты аэрокосмических летательных аппаратов и их энергетических систем.

Изобретение относится к технологии получения пористого керамического материала и предназначено для получения искусственных эндопротезов костной ткани. Предложен способ получения пористого керамического биоматериала на основе диоксида циркония, включающий приготовление термопластичной смеси из дисперсного порошка диоксида циркония, стабилизированного 5 мас.% MgO, порообразователя и пластификатора с последующим формованием изделий и термообработкой.

Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе тетрагонального диоксида циркония. Разработанные материалы могут быть использованы для получения износостойких изделий, режущего инструмента, керамических подшипников, медицинских нерезорбируемых имплантатов.

Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе кубического диоксида циркония и может быть использовано в качестве износостойких изделий, а также в качестве твёрдого электролита.

Настоящее изобретение относится к монолитному керамическому телу с периферийной областью из смешанного оксида и металлической поверхностью и может быть использовано в качестве имплантата или защитного средства для людей, транспортных средств, зданий или космических аппаратов.

Изобретение относится к способам изготовления керамических изделий из нанопорошков диоксида циркония и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности и медицине для получения конструкционных и функциональных материалов.

Способ получения керамики на основе диоксида циркония может быть использован в реставрационной стоматологии. Из исходных реагентов в виде водных растворов оксинитрата циркония (ZrO(NO3)2·2H2O), нитратов иттрия (Y(NO3)3·6H2O), алюминия (Al(NO3)3·9H2O) и водного раствора аммиака обеспечивают совместное осаждение гидроксидов циркония, иттрия и алюминия, гелеобразные осадки которых фильтруют и замораживают при температуре минус 20-25°С с образованием ксерогелей, которые подвергают процессу кристаллизации при температуре от 400°С до 500°С.
Изобретение относится к области технической керамики на основе диоксида циркония с трансформируемой тетрагональной (t') кристаллической фазой и может быть использовано для изготовления износостойких деталей в соединительных изделиях для волоконно-оптических линий связи, пар трения в насосах для перекачки абразивосодержащих и агрессивных жидкостей, деталей в условиях повышенных механических нагрузок.

Группа изобретений относится к устройству и способу инжекционного формования вспененных полимеров. Способ включает образованную литьевой формой полость, присоединенную к устройству ввода полимера, которое вводит расплавленный полимер под давлением с газом, так чтобы полимер вспенивался внутри полости литьевой формы.

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония. может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.п. Способ получения высокопрочной керамики включает приготовление плазмохимического порошка из тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, смешивание его с органической связкой, формование, удаление связки в засыпке и обжиг. Формовочный шликер готовят из смеси плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас. оксида циркония, 15-20 мас. оксида алюминия, 3-5 мас. оксида лития, включающей пластификатор в количестве 25-60 от массы смеси. Шликер формуют в пресс-форме, нагретой до 60-85°С, в заготовку под давлением 0,3-0,6 МПа, обжигают в засыпке для удаления пластификатора, далее формованную заготовку спекают при температуре 1690-1800°С. Керамические изделия с заявляемым составом и указанными параметрами спекания имеют предел прочности при изгибе не менее 1215 МПа. Кроме того, получаемые керамические образцы отличаются высокой ударопрочностью, жаростойкостью и жаропрочностью до 1500-1600°С. 1 табл.

Наверх