Высокоогнеупорный керамический материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскив

Социалистическик

Республик!

% фт сФ °

"г .. "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030480 (21) 2934059/29-33 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 230282. Бюллетень Йо7

Дата опубликования описания 230282

} } М К 3

С 04 В 35/50

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

t$3} УДК 666 ° 638 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ф.A. Акопов Реков Подклетнов ерйышов

Е.Е. т А ° И °

° и Г.П. Ч

Институт высоких температур AH СССР

1 (71) Заявитель (54) ВЫСОКООГНЕУПОРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к высокоогнеупорным материалам, в частности к окисным керамическим электропроводным материалам, которые имеют малое электрическое сопротивление в диапазоне температур 600-1500 С и могут быть использованы в качестве электрических нагревательных элементов токопроводящего слоя в электродах МГДГ, а также в качестве электродов МГДГ или ТЭГ.

Известны электропроводные керамические материалы на основе двуокиси циркония, стабилизированной окислами иттрия и окисью церия, обладающие малым электрическим сопротивлением при температурах выше 1500 С и используемые в качестве электродных материалов в МГДГ (1)., К недостаткам такого материала относится высокое электросопротивлеЪие при температурах ниже 1600 С, что ведет к ограничению возможности использования материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является высокоогнеупорный электропроводный керамический материал на основе твердых растворов двуокиси церия с .окисью магния, включающий, мол. Ъ: СеО2 О, 85, MgO 0,15 (2).

К недостаткам известного материала можно отнести высокое электрическое сопротивление при 600-1100 С (порядка 10 — 10ь ом см), а также

3 смешанный характер проводимости: ионный (около 90% в воздушной среде), и п — типовой электронный, что ведет к увеличению электросопротивления и разрушению материала.

Целью изобретения является увеличение электропроводностн при 6001 00 С.

Поставленная цель достигается тем, что высокоогнеупорный керамический материал, включающий двуокись церия и добавку, содержит в качестве добавки пятиокись тантала или пятиокись ниобия при следующем соотношении, мол.В:

Двуокись церия 75-99,75

Пятиокись тантала или пятиокись нио- 0,25-25 бия

При содержании в предлагаемом составе менее 75 мол.Ъ СеО и более

25 мол.% Та Ос, Nb20 тверлый раствор будет иметь более низкую температуру плавления. Кроме то rn, и э-з а

906972 сильного искажения кристаллической решетки характеристики механической прочности и электропроводности снижаются.

При содержании в составе более

99,75 мол.Ъ СеО и менее 0„25 мол.В

Ta>O«Nb>O< полученный твеРдый раствор по кристаллической структуре и по электрофизическим характерам не будет отличаться от чистой двуокиси церия, т.е. электропроводность материала будет недостаточна. С точки зрения кристаллической теории строения введение в кристаллическую решетку двуокиси церия пятивалентных ионов пятиокиси тантала или пятноки- 15 си ннобия приводит. к образованию трехвалентных ионов церия, что вызывается необходимостью сохранения электронейтральности решетки.

Наличие ионов Се + и Се4 обуславливает повышенную проводимость твердого раствора и электронный характер проводимости.

Получение керамики может проводиться методами, обычно применяемыми в керамической технологии (литьем из шликеров, прессованием, формованием пластифицированных масс и т.д.). Для более полного образования твердых растворов возможно использование различных способов химического смешивания: соосаждение из растворов, распЭлектропроводность, Ом см

1 -1

750 1000

500

1500

Известный

СеО 0,85 NgO

21,5 ° 10

9,3.10 2,4 10

1,7 }О

3,1 10-3

0 15

Предлагаемый

2,0 10 2 0,1

СеО> 99, 75 Та О

0,25

0,14

0,28

1,00

2,1 10

7,4 10

0,11

0,16

0,30

5 3 10-"

5,3 ° 10

1,3 10

l,1 10

9,3 10

2,2 ° 10

2,4 ° }О "

8,2 10

8,4 10

5,2 10

9,8 ° 10

9,9 10

3,0 10 л

3,0 10

2,1,10

2,5 10

9 10

8, 5 10-22,0

СеО 98,0 та,О

2,0

7,5 ° 10

3,2 10

4,0.10

1,6. 10

1,6 10

5 10

5 5 10

2,1

СеО> 95,0

5,0

Та О

1,0

9,1

7,3 10

СеО 90,0

Та О 10

7,9.10

5,4 10 9,,5 10

СеО 90,0 Nb О

2,0 10

1,8 10

1 ° 10

1i} l0

4,0-10

4,0 10

Та О 25

Nb О 25

СеО 75

СеО 75

Состав материалов, мол.Ъ

СеО 99,75 Nb О 0,25

СеО 98,0 Nb О 2,0

СеО> 95,0 Nb<0 5,0 лавление смесей окислов, твердофазный синтез смесей и другие.

Температура плавления твердых растворов в средах с парциальным давлением кислорода более 10 атм выше 2000 С.

Таковые характеристики предлагаемого материала не изменяются при выдержке в окислительных условиях при 1400-1500 С в течение 100 ч, Конкретные данные о составе предлагаемого керамического материала и его электропроводность в сравнении с известным представлены в таблице.

Исследование электропроводности проводят 4-х зондовым методом на образцах размерами 4х4х10 мм.

Количество образцов каждого состава 5 шт °

Измерения ведут в диапазоне температур 500-1500 С в воздушной среде (электрическая печь сопротивления) на переменном токе 10 Гц и на постоянном токе.

Применение предлагаемого высокоогнеупорного керамического материала в качестве электрических нагревательных элементов, токопроводяшего слоя в электродах магнитогидродинамического генератора, а также в качестве электродов МГДГ или ТЭТ может найти широкое применение в народном хозяйстве, а технико-экономический эффект может составить 150000 руб.

906972

Составитель В. Соколова

Редактор Н. Гунько Техред М.Рейвес Корректор С. Шекмар

Заказ 505/29 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Высокоогнеупорный керамический материал, включающий двуокись церия и добавку, отличающийся тем, что, с целью увеличения электропроводностн при 600-1500 С, он содержит в качестве добавки пяти.окись тантала или пятиокись ниобия при следующем.соотнскаении, мол.%:

Двуокись церия 75-99i75

Пятиокись тантала или пятиокись ниобия 0,25-25

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 306106, кл ° С 04 В 35/48, 1971.

2. Пальцев С.Ф., Неуймин А.Д.

Исследование характера проводимости твердых окислов методом ЭДС. Труды института электрохимии Уральского

Филиала АН СССР. Вып. 1, 1960, с.lll118, 1960.