Высокотемпературный керамический материал

(1% (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2-20

20-50, ГОСУДАРСТЮЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffN4. (21) 3490466/29-33 (22) 09. 09. 82 (46) 15;02.84. Бюл. М 6 (72) С.Ф. Кондаков (71) Институт физики твердого те.ла AH СССР (53) 666.798.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 252903, кл, С 04 В 35/58, 1967, 2.. Авторское свидетельство СССР

9 395344,. С 04 В 35/58, 1971., 3, Патент США 9 3822389, кл. 106-55, опублик. 1974 (прототип). (54)(57) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ КЕРИ4ИЧЕСКИЙ ИАТЕРИАЛр включающий нитрид3(50 С 04 В 35 58 С 04 В 35 56 алюминия, карбид кремния и иттрийсодержащее соединение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения термостойкости и прочности, в. качестве последнего он,содержит оксид иттрия или алюмо-иттриевый гранат и дополнительно — карбид титана при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Нитрид алюминия 20-70

Карбид кремния 5-50

Оксид иттрия или алюмо-иттриевый гранат

Карбид титана

1073230

Изобретение относится к неоргани= ческим материалам и .может быть использовано в огнеупорной промьаилен ности, металлургии, энергетике.

Известен керамическкй материал на основе нитрида алюминия, который 5 для повышения термостойкости дополнительно содержит 20-25 вес.% муллита в виде нитевидных кристаллов.. Получают этот материал горячим прессо- . ванием при 1750 С, давлении 250 кг/см10 и выдержке 30 мин. Pj .

Полученный материал имеет следующие свойства: плотность 3,71 г/см пористость 29%, предел прочности на сжатие 25 кг/мм, термостойкость (читало теплосмен без разрушения

850 С - проточная вода 10 С ) 200 циклов °

Известен кеРамический материал на основе нитрида алюминия, в который для повышения термостойкости и: механической прочности введены алюминиевая пудра 1-5% и алюмоборосиликатные волокна 19-35%. Получают этот материал прессованием с последующим спеканием при 1800 С в среде азота (2) .

Полученный материал имеет следующие свойства . термостойкость (1400 Своздух. 20 ) 45 циклов предел прочности на сжатие 23,4 кг/мм

2 30

Недостатками этих материалов являются относительно низкая прочность ° и термостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому является керамический материал на j5 основе нитрида алюминия, обладающий достаточной термостойкостью и прочностью -при. температурах до 1000 С. о

Этот материал состоит нэ нитрида алюминия и/или нитрида кремния с до- 40 бавками 250% пороinca, La, Се, Se, Y, а также Ь 50% порошка или нитевидных кристаллов карбида кремния, нитрида бора или углерода по отдельнос--., ти или в смеси (3) .

Недостатками известного материала 45 являются низкая термостойкость при ,.температурах выше 1000©С и невысокая прочность, например, на сжатие при. пористости 20-30%.

Цель изобретения - повышение тер- Ю мостойкостй и прочности керамического материала.

Поставленная цель достигается теМ, что высокотемпературный керамический материал, включающий нитрид алкминия,55 карбид кремния и иттрийсодержащее соединение, в качестве последнего содержит оксид иттрия или алюмоиттриевый гранат и дополнительнокарбид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Нитрид.алюминия 20-70

Карбид кремния 5-50

Оксид иттрия или алюмЬ-иттриевый гранат 2-20

Карбид титана -20-50

Оптимальная добавка карбида тита-. на находится в. пределах 20-50%.

При дальнейшем увеличении добавки ,карбида титана термостойкость и прочность материала увеличивается незначительно. При уменьшении содержания этой добавки укаэанные свойства уменьшаются. . е

Керамический материал получают следующим образом.

Порошки указанных компонентов (Al@g 81С, Y@Og или Y@Alg Oiz g Т1С) смешивают в необходимом соотношении. Из:полученной смеси прессуют заготовки (в гидростате без добавки связующего при 5-10 кбар или одноосным прессованием с добавкой, водного раствора поливинилового спирта .при давлении 10-40 .кг/мм ), которые опе-. кают при 1700-1850 С в среде азота нли аргона.

Изготовлены образцы материала из компонентов, укаэанных в прототипе, и испытаны на термостойкость (число теплосмен беэ разрушения 1250 C— вода 20 С), а также определена прочность образцов при .одноосном сжатии.

В табл. 1 приведены предлагаемые свойства керамического материала.

В табл..2 приведены свойства предлагаемых составов.

Термостойкость оценивается на образцах цилиндрической формы диаметром 20 мм, высотой 10-15 мм до разрушения.

Как вндно из табл. 2, прочность на сжатие предлагаемого материала в 1,5 раза, а тврмостойкость в 3 раза выше чем у прототи па.

Полученный материал может быть использован в качестве огнеупорной керамики, способной выдержать резкие теплосмены беэ разрущения и работать в агрессивных средах.

1073230

Taá4êöà1

ФЬ»Ю»»» »Ч ВФ % ю

V»»»i- еЕ ca ex»ee»1 i»Еi» »»»евiЛфЮ»»»ЕеЬ» е еее»»

Содериание комцонентов, мас. Ъ

Состав ф»Ю» 4» ° 4 Ф ° » 20

50

23

20. 2,0 .

40

28

23

40

30

)О

820

1 0

50

10.10

Таб лица 2

° \»»»»»»Юю ю»» е» °

Характеристика материала

Состав

° »» ЮФ» ° °

Пористоств| 6©

Ф кг/мм

1 27

23 5 13

19 )7

33 22

23. 27 27. зз

23 5 48 .33 22

33 47

33 43

5- 28

6 23.

28

23, 23 13

10 28

19 18

21 Тираа 606 ° Подписное

° ЮЮФВЮЮЮЮ ЮФОЮЮЮЮЮЮ ф ЮЮЮЮЮЮ г. Уагород, ул.Проектная, 4

ВНИИПИ Эакаэ 264/

Филиал ППП "Патент"

° »» ° » е»ю ю »юмт

AlN У10Ъ УЗА1 F042

t »» & »е »» ю »

° » Ф»4 Р» Ч ° ФО»Ю ф»Ф» Уй @Ю»»Ф» Ф» \» » Ф» °

Карбид крейния Карбид титана а»»»»»»»»чван Л

ТермостойкостЪ

1250 Свода, цикл