Композиционный керамический материал

Авторы патента:

C04B38/08 - полученные добавлением пористых веществ

1. КОМПОЗИЦИОННЬШ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе стабилизированной двуокиси циркония, включающий микросферы диаметром 10~50 'и 100-500 мкм, отличающийс я тем, что, с целью повышения упругой деформации при сохранении прочности и снижении объемного веса, он дополнительно содержит микросферы диаметром 50-100 мкм при следующем отношении в об.ч.; микросферы диаметром 10-50^мкм 3-5; микросферы диаметром 100-500 мкм Г1-13; микросферы диаметром 50-100 5-7,2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он содержит микросферы с объемом закрытых пор 40-70%.

СООЭ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

Об

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2642615/33 (22) 14.07.78 (46) 30,04,92. Бюл. Р 16 (71) Институт высоких температур

АН СССР (72) А.Б.Иванов, Ю.Л.Красулин, Д.А.Иванов, В.Н.Тимофеев и С.М.Баринов (53) 666.7.127(088.8)

l (54) (57) 1. КОМПОЗИЦИОННЫЙ КЕРАННЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ на основе стабилизированной двуокиси циркония, включающий микросферы диаметром 10-50

Изобретение относится к области технологии высокотемпературных пористых конструкционных материалов с пониженным объемным весом на основе тугоплавких окислов, в частности к керамическому составу, и может быть испольэованО при изготовлении механически и термически напряженных элементов устройств и аппаратов.

Известны составы для изготовления высокоогнеупорной пористой керамики зернистого строения, включающие плотные частицы неправильной формы и различных размеров.

Прочность такой керамики при предельной пористости 40Õ составляет < О, 1 от прочности плотной керамики, а структура ограничивает возможность существенного снижения объемного веса.

Известны также составы для получения керамики ячеистого строения, ..SU„„826681 А1 (Sl)S С 04 В 35/48 С 04 B 8/08

2 и 100-500 мкм, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения упругой деформации при сохранении прочности и снижении объемного веса, он дополнительно содержит микросферы диаметром 50-100 мкм при следующем отношении в об.ч.: микросферы диаметром 10-50 мкм 3-5; микросферы диаметром 100-500 мкм Г1-13; микросферы диаметром 50-100 5-7, 2. Материал по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что он содержит микросферы с объемом закрытых пор

40-70Х, .в частности, на основе мнкробаллонов (тонкостенных микросфер) диаметром

10-500 мкм из горных пород или стекла.

Такие материалы имеют еще меньшие значения прочности, чем керамика зернистого строения. Их применение ограничено температурами эксплуатации до 1000-1200 С.

Ячеистые материалы на основе микробаллонов обладают низким объемным весом, что позволяет изготовлять из них легковесные изделия.

Наиболее близким по технической .сущности к достигаемому результату является композиционный материал на основе микросфер (оплавленных гранул сферической формы) стабилизированной двуокиси циркония диаметром

10-50 и 100-500 мкм. Этот материал имеет высокую прочность и пористость

20-40Х.

826681

0дп ако э, оТ 11я 1 ериян !Гмее"! Heдо с 1 атОчнО выс скую вели lину упругой деформации.

Цель изобрет-..ния вЂ” повышение упругой деформации при сохранении прочности и снижении объемного веса.

Цель достигается тем, что компо3 HI Ho HIIblé K e р амичес кий материал на основе стяогг1гизированной двуокиси цир!

9 кония, включающий микросферы диаметром 10-50 и 100-500 мкм., дополнительно содержит микросферы диаметром

50-100 мкм при сле!1 ",ящем соотношении в об,ч.: микросферь; диаметром ",050 мкм 3-5" микросферы диаметром

100-500 мкм 11="!3 ";Гикросферы диаметром 50-100 мкм 5=7=, причем композиционный керам:Г-:еский материал содерKHT микросфеpbl с ОбъемОм закрытых

Дя пор 40-707..

Укаэанный объем закрытых пор выбран из условия Относительной толщины стенки полых микросфер: Q = D вЂ” d D, где D вЂ” диаметр микросфер; Л вЂ” дйаметр полости в микросАерах. При $ =

= О, 1-0 25 что соответствует объему закрытых Hop 40-70%, имеет место сохранение прочности и повышение уг,вЂ” ругой деформяци11 I«BTepHала из полых микросфер. фГ ..;., Из по; !ь!х . гик рос cjep двуокиси цир.-, ония (Zr0 ) стябчли э1.-рсванпои 1 ве" %

ОКИСИ- Иттрия (! gclg! „ПрИГОТОВЛ!ЕНЬ! составы, включающие микросферы различных фракций (Огкл01!ения размеров частиц от среднегс значения находилось в пределах, +30%) с ряэличньп! относительным объсмом эякрьтых пор, который оценивали статистическим анализом с использовя.нием оптической и 4Q электронной микроскопии. Сепарирование полых ьпц<росфер IB микросферы с заданным объемом закрытых пор производят седиментационным методом. Образ!

Примечание! бъемныи Прочность ес мате- !при сжатии иала из материала микросфер иэ микро, сфер,,Упругая ! ! деформа ция при сжатии

i бъем пор в

1 микросферах

3 7! материала из микро; сфер, 7

-/ г

1 20(4 об.ч.) +

+ 70(6 об,=;.) +

+ 400(12 об,ч., 2,3

При- Диаметр мик- Средний отмер, росфер, мкм носительный н 1 ць диаметров 1 2 мм и !!ыс Отой 24 мм ф Ори уют я с в я э к е !.! э и О.! и г . и!; и.г! с в 0 Г О с ггир т я H Iji Jи Г я ю т в Г а э !!к;! сл О р Одн Ой

11ечп -IpH чемперят .:ре 2300 0 в течение

О,.

5 ч. Объемный вес oiipe„iiåJiÿþò методом гидросгятическог0 взвешивания, прочность вЂ” при испытаниях ня сжатие.

Характеристика образцов материалов, по гучег!Ных иэ составов го гредлягяемому изобретению, в сопоставлении с характeplicTiii

Кяк 111!дно иэ тяблиць1, Объемный

Нес материалов, получен. :ых ня ос iîíe пред агаемого керямическсгo cccтявя, может быть снижен ня ?0-507 беэ сущесTilcl НОГО "!!ижения рoчl Оcти при сжа;Hii Il с увеличением упругой д:,,Àop-ыации, если, 11кросферы сод ржет BB = крытые поры объемом 40-70% 0; объема микросфер. Дальнейшее повышение объема эакрь!т! !х пор,-1ривопи", к резкому сниже1гию прочности, я повышение упругой деф.;;-,мя!Гии наблюдается пги

Относите!!ЬНОь! Объеме эякрь!тг х i!op

0 1

ilc l10пь э ОБ аь! ие пр ед I BI Be!io Ã0 о тя п-, loeво!Гл- т сниз!".ть вес э: еменвЂ”

Т0 пя-!ряже1!Нь;х констпук;:ий гысокс-! емчературных аппаратов " в 2 ря= à, 0т 1!сп01!ьэовя ыя пред,. ягяемсго кер!! Л11:c;0=0 с,- став» а =а. :и иэ зсстт!О . о -!Ожив 0> IJНBòь экономический эффект от =-:KñHОмии с!1рьевых мятериа., ОВ, г!ЯГГРИМЕР, ДЛЯ КЕР ЗМИЧЕ CK 0 i О СО= ставя ня оснсве микросфер двуокиси цирксния ZTA стябилиэирова llloA окисью иттрия " 0» стою!Ость тонны сырья для по гучения которых составляет 1 000 р-гб„, снижение Объем Г,er ного веса материала на 50ь приводит

1с экономии до 7000 руб ня тонну сырья

826681

Прсдслжение таблицьТ

2 30(1 об.ч,) +

+ 90(3 об.ч.) + 51

+ 500(8 об,ч ° ) 0 7 Предлагаемый

1600

2,8

Известный

0,5

2100

4,1