Способ получения изделий из высокопрочной керамики


 


Владельцы патента RU 2634767:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония, которая может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Для получения изделий из высокопрочной керамики в смесь плазмохимического ультрадисперсного порошка из тетрагонального оксида циркония (75-82 мас.%), оксида алюминия (15-20 мас.%) и оксида лития (3-5 мас.%) добавляют 2-5 мас.% концентрированного раствора гидроксида лития, смесь сушат при температуре 120-200°С в течение 24 часов. Полуфабрикат измельчают и прессуют в заготовки в пресс-форме при давлении 40-80 МПа. Заготовки спекают на воздухе при температуре 1500-1750°С в течение 15-40 минут. Технический результат изобретения – повышение прочности изделий. 1 табл.

 

Изобретение относится к области получения высокопрочных материалов, а именно к оксидной керамике алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония.

Известен поликристаллический материал, способ и устройство для его получения, изделие из этого материала [RU 2199616, С30В 28/06, С30В 29/22, А61В 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, С04В 35/488, С04В 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; диоксида 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 в способе получения высокопрочной керамики используют смесь из плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас. % оксида циркония, 15-20 мас. % оксида алюминия, 3-5 мас. % оксида лития и 2-5 мас. % концентрированного раствора гидроксида лития, смесь сушат при температуре 120-200°С в течение 24 часов в полуфабрикат, полуфабрикат измельчают и прессуют в пресс-форме при давлении 40-80 МПа в заготовки, которые спекают на воздухе при температуре 1500-1750°С в течение 15-40 минут.

Исходный ультрадисперсный порошок (УДП) оксида циркония, оксида алюминия и оксида лития в заданном соотношении элементов получают путем совместной денитрации водных растворов солей циркония, алюминия и лития в плазмохимическом реакторе, где раствор распыляют и подвергают разложению в потоке воздуха, нагретого до состояния низкотемпературной плазмы в высокочастотном индукционном электрическом разряде.

Средний размер частиц УДП составлял 30-40 нм. По данным рентгенофазового анализа УДП структура соединения характеризуется в виде твердого раствора, представленного 100% тетрагональной фазой окиси циркония, легирующие элементы не выделяются.

В порошок добавляют концентрированный раствор гидроксида лития, полученную смесь прессуют в заготовки в стальной пресс-форме давлением 40-70 МПа. Заготовки спекают в воздушной среде в печи, предварительно нагретой до 700-1100°С, затем печь нагревают до температуры спекания 1500-1750°С. После выхода на температуру спекания заготовку выдерживают 15-40 минут. Охлаждают изделие вместе с печью.

Усадка керамики при спекании составляет 25-27%. Структура керамического изделия получается в виде тетрагонально-моноклинной окиси циркония с соотношением до 10:1, другие фазы не выявляются. Плотность керамики составила 5500-5600 кг/м3, пористость 11-15%.

В ходе проведения опытов получали керамические образцы прямоугольной формы с размерами 50×5×5 мм. Образцы шлифовали, определяли предел прочности при изгибе. Результаты опытов представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ получения высокопрочной керамики с заявляемым составом и указанными параметрами спекания позволяет получать керамические изделия с более высоким пределом прочности при изгибе (не менее 1190 МПа), выше, чем у аналога.

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

Способ получения высокопрочной керамики с использованием плазмохимического ультрадисперсного порошка тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, отличающийся тем, что смесь из плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас. % оксида циркония, 15-20 мас. % оксида алюминия, 3-5 мас. % оксида лития, и 2-5 мас. % концентрированного раствора гидроксида лития сушат при температуре 120-200°С в течение 24 часов в полуфабрикат, полуфабрикат измельчают и прессуют при давлении 40-80 МПа в заготовки, которые спекают на воздухе при температуре 1500-1750°С в течение 15-40 минут.



 

Похожие патенты:

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.

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 электротехники, а именно к материалу для изготовления анодов литий-ионных аккумуляторов, содержащих частицы графенового углерода, который получен термически из углеродсодержащих материалов-предшественников, подвергнутых нагреву в термической зоне до температуры по меньшей мере 1000°С.

Изобретение относится к получению нанокомпозиционных порошковых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. В качестве исходного материала выбирают наноразмерный порошок аэросила (SiO2) с удельной поверхностью 350-380 м2/г, который сушат в вакууме в течение 1-3 ч.
Изобретение относится к молочной промышленности и нанотехнологии. Подготавливают молоко и заквашивают.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул сухого экстракта топинамбура. Способ характеризуется тем, что сухой экстракт топинамбура добавляют в суспензию агар-агара в этаноле, содержащую 0,01 г препарата E472c в качестве поверхностно-активного вещества, перемешивают при 1000 об/мин, затем добавляют гексан, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают, промывают гексаном и сушат, при этом массовое соотношение агар-агара к экстракту топинамбура в нанокапсулах составляет 1:1, 3:1, 5:1 или 1:5.

Изобретение относится к нанотехнологии. Сначала смешивают полимер с катализатором и растворителем до получения однородного раствора.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов, а именно к способу получения алмазной пленки на твердосплавных изделиях из карбида вольфрама с содержанием в качестве связующего 6% кобальта.

Изобретение относится к химической промышленности. Взрывчатое вещество со скоростью детонации 6300 м/с или более размещают на периферии исходного вещества, содержащего ароматическое соединение с не более чем двумя нитрогруппами, например, динитротолуола, динитробензола или динитроксилола.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для трансдермальной доставки биологически активных веществ (БАВ). Для этого осуществляют аппликацию контейнеров с иммобилизованным БАВ на поверхность кожи с последующей транспортировкой через придатки кожи.

Изобретение относится к полимерным композициям на основе эпоксиангидридной смеси, которые могут быть использованы в различных отраслях машиностроения, строительства, а также в производстве стеклопластика.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение долговечности источника света с органическими люминесцентными материалами.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении углеродных катодных материалов для накопителей энергии, например гибридных суперконденсаторов. Восстановленный оксид графена с насыпным весом 0,002-2,0 г/см3 обрабатывают в псевдоожиженном слое, создаваемом озоновоздушной или озонокислородной смесью, содержащей 10 об.% озона, при температуре до +80°C. Процесс можно проводить в присутствии катализатора, например азотной кислоты, предварительно нанесённой на восстановленный оксид графена. Изобретение позволяет повысить удельные мощностные характеристики катодов и получать прочные структуры катодных материалов в процессе прессования без использования связующих. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 пр.
Наверх