Огнеупорный термостойкий материал

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Барай Сергей Георгиевич Найденова Ольга Робертовна Шмурадко Валерий Трофимович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Огнеупорный термостойкий материал, содержащий 23,и 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит 4 при следующем соотношении компонентов,мас.23 5-16 5-16 2 20-38 4 30-70. Изобретение относится к технической керамике и может быть использовано при изготовлении изделий, в частности тиглей для литья зубных протезов в стоматологии из материалов на основе кобальтхромовых, никельхромовых и нержавеющих сплавов в импортных литьевых установках. Известны керамический материал и способ его изготовления на основе огнеупорной массы, включающей шамот, обожженный глинозем, каолин и ортофосфорную кислоту 1. Причем для увеличения термостойкости и адгезии массы к огнеупорам и снижения деформации при высоких температурах огнеупорная масса дополнительно содержит тонкомолотый апатитовый концентрат и окись никеля. Однако процесс получения известного материала энергоемок, т.к. требует дополнительных затрат на размол апатитового концентрата, а окись фосфора не входит в реестр материалов, разрешенных в медицинской практике. Известен огнеупорный керамический материал с повышенной термостойкостью в агрессивной окислительной среде 2. Шихта для изготовления керамического материала состоит (мас. ) 2 31-32 23 5-6 23 47-49 13892 1 2010.12.30 2 9-11 2 4-6. Шихту готовят смешиванием исходных компонентов, прессуют образцы и обжигают при температуре 1280 С. Однако, начиная с 1000 С, материал требует обжига в восстановительной атмосфере. Недостатком этого способа является сложное аппаратное оснащение. Кроме того,наличие 23 не позволяет использовать изделия из этого материала в медицинской практике. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту и достигаемому результату является керамический термостойкий материал 3, содержащий, мас.2 36,0-42,5 23 32,0-35,5 7-9 2 3-6 2 8,5-11,0 2 3,5-6,0. Недостатком указанного материала является то, что он спекается при низкой температуре - 1100 С. Это значит, что при 1100 С в спекаемом материале образуются низкотемпературные (от 1000 С) легкоплавкие эвтектики из входящих в его состав оксидных компонентов. Применение данного материала для изготовления термостойких и металлоустойчивых тиглей для плавления и литья зубных протезов из расплавов -, -, 18 10 невозможно из-за их низкой огнеупорности и перехода в пластичное состояние при 1300 С и выше. Кроме того, указанные металлические сплавы плавятся при температурах 1300-1450 С, а рекомендуемая технологическая температура литья зубных протезов составляет 1450-1510 С. Данный материал (по прототипу), спеченный при низкой температуре 1100 , не способен работать при 1450-1510 С из-за потери своей прочности. Задача настоящего изобретения - повышение термостойкости и металлоустойчивости,в том числе материалами, разрешенными Минздравом РБ. Поставленная задача достигается тем, что композиция из оксидов ,ив соотношении компонентов, мас.А 2 О 3 - 5-16- 5-16 2 - 20-38 4 - 30-70, при спекании позволяет синтезировать в материале термостойкую кордиеритовую связку. 4 - циркон - представляет собой термостойкий огнеупорный материал и применяется как наполнитель для кордиеритовой связки, повышает термостойкость и металлоустойчивость композиционного материала. Технология изготовления материала заключается в следующем. Диспергирование шихтового материала в мельнице типа Млын и аттриторе обеспечивает получение осколочной, а потом чешуйчатой формы частиц порошка соответственно. Оптимальное время помола шихты на основе 4 до фракции 80-100 мкм, оксида алюминия до фракции 8-10 мкм (для мельницы Млын) и до фракции менее 3 мкм (для аттритора) составляет 60 мин и 120 мин соответственно. При этом происходит минимальный намол железа не более 0,1 . При размоле происходит уменьшение фракционного состава шихты за счет образования фракций меньше 0,1 мкм и увеличение удельной поверхности порошка до 2,7 м 2/г. Фазовый состав и параметры кристаллической решетки при этом не изменяются. При исследовании формуемости разработанного шихтового состава методом шликерного литья установлено, что кажущаяся плотность отливок растет до значения 2,17 г/см 3 за счет формирования в шликере гранулометрического состава в соотношении частиц(0,5-1) мкм - 30 и (80-100) мкм - 70 . При этом механическая прочность сырой заготовки, позволяющая транспортировку заготовок, составляет 0,8 МПа. Дальнейшее увеличение плотности несущественно. 2 13892 1 2010.12.30 В процессе термообработки производят выжигание технологической связки при Т 300-500 С в течение 1,5 часов при этой температуре, а процесс спекания выполняется при температуре до 1550 С при изотермической выдержке 2 часа. Установлено, что в выбранном интервале температур экспериментальные образцы уплотняются очень интенсивно и достигают своей максимальной плотности(каж.3,20 г/см 3) и минимальной пористости (Побщ.2,3 ) при 1550 С и 2 часа. При этом во всем исследованном диапазоне они имеют высокие прочность, термостойкость. Добавки , 2, 4 необходимо вводить в таких соотношениях, чтобы они имели эвтектические либо твердые растворы с 2 О 3. Установлено, что усадка образцов по мере возрастания количества добавки изменяется немонотонно, что связано с образованием ряда твердых растворов типа шпинелей в системе 2 О 3-. В целом с увеличением содержания оксида магния плотность материала уменьшается. Образующиеся на поверхности частиц электрокорунда соединения могут служить барьером для протекания диффузионных процессов, что, с одной стороны, способствует сохранению мелкозернистой структуры, а с другой, не позволяет получить материалы с достаточной плотностью и прочностью. Экспериментальные образцы спеченных материалов имеют прочность на сжатие 150170 МПа, обладают достаточной термической стойкостью и металлоустойчивостью к расплавам -, -, Х 18 Н 9 Т и выдерживают до 25-27 термоциклов в интервале температур 24-1500 С, огнеупорность составляет 1650-1700 С, что позволяет рекомендовать их в качестве материала изделий, в частности, для тиглей в стоматологии для литья зубных протезов из материалов на основе кобальтхромовых, никельхромовых и нержавеющих сплавов в импортных литьевых установках, используемых в стоматологических поликлиниках Республики Беларусь. Источники информации 1. А.с. СССР 1008194, МПК С 04 В 33/22, 1983. 2. А.с. СССР 863566, МПК С 04 В 35/48, С 04 В 35/10, 1981. 3.7951 1, 2006 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3