Муллитовая керамика

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Ильющенко Александр Федорович Шелехина Виктория Михайловна Прохоров Олег Александрович Исупов Михаил Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Муллитовая керамика, содержащая муллит и добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки содержит диборид хрома при следующем соотношении компонентов,мас.муллит 94-96 диборид хрома 4-6. Изобретение относится к области керамики, в частности к конструкционным материалам на основе муллита. Известен керамический материал на основе оксида алюминия и оксида кремния муллит (содержит 71,8 мас.23, 28,2 мас.2), который обладает рядом ценных свойств 1. Однако материал требует высокой температуры спекания 1600-1700 С, которая существенно снижает эффективность производства из-за значительных энергозатрат,повышения стоимости и ресурса печного оборудования. Имеются сведения о введении различных добавок (2, , , , 23, 2,23) в количестве до 30-80 мас.2-4, которые существенно снижают температуру спекания. Однако высокое содержание легирующих элементов значительно снижает физико-механические характеристики, износостойкость материалов. В качестве прототипа выбрана шихта для получения керамики на основе муллита,включающая диоксид кремния, оксид элемента из групп скандий, иттрий, лантан, оксид алюминия 5. Недостатками прототипа являются пониженная износостойкость предлагаемых материалов, высокая стоимость скандия, иттрия и лантана, незначительное снижение температуры спекания. Техническая задача - повышение износостойкости муллита. Поставленная техническая задача достигается тем, муллитовая керамика, содержащая муллит и добавку, в качестве добавки содержит диборид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.муллит 94-96, диборид хрома 4-6. 14886 1 2011.10.30 Экспериментально установлено, что введение в муллит диборида хрома позволяет снизить температуру спекания и существенно повысить износостойкость материала. Легирующая добавка имеет сравнительно низкую температуру плавления (порядка 1250 С), и снижение температуры спекания на максимальную плотность при введении диборида хрома объясняется появлением жидкой фазы, что способствует интенсивному уплотнению керамики при температурах выше 1250-1300 С, так что при температуре порядка 1450 С плотность достигает максимального значения. При спекании происходит взаимодействие жидкой фазы с муллитом и образование ряда новых оксидных фаз с бором и хромом. Повышение износостойкости сплава объясняется рядом факторов наличие боридных фаз повышает, оказывает смазывающее действие при трении, присутствие хрома в оксидах препятствует росту зерен, способствует уплотнению материала. Содержание борида хрома в керамике в интервале 4-6 мас.обусловлено следующим. Снижение добавки менее 4 мас.ведет к повышению температуры спекания на максимальную плотность и существенному снижению износостойкости. Превышение содержания диборида хрома свыше 6 мас.вызывает понижение плотности вследствие образования большого количества жидкой фазы, образования газовых пузырьков, снижения физико-механических свойств и износостойкости. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры 1-6. Исходные порошки в количестве 0 2 4 6 8 (мас.диборида хрома, муллит - остальное) прессовали до плотности 55 и спекали в среде воздуха при температуре 15001550 С. Триботехнические испытания проведены на машине трения МТ-3, принцип действия которой заключается в истирании пары образцов при нагрузке 0,57 МПа. Скорость вращения 1,2 м/с. Исследуемые образцы представляли собой диски диаметром 30 мм и высотой 3 мм. В качестве контртела взят образец состава 100 мас.23, спеченный на воздухе при температуре 1700 С. Свойства полученных материалов приведены в таблице. Температура Максимальная отспекания на макносительная плотсимальную ность,плотность, С 1550 97 1475 99 1450 99 1450 99 1450 97 1450 95 14886 1 2011.10.30 Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать муллитовую керамику с повышенной износостойкостью в 1,3-1,6 раза по сравнению с чистым муллитом и в 1,6-2,1 раза по сравнению с материалом, полученным по способу-прототипу. Источники информации 1. Керамика из высокоогнеупорных окислов / Под ред. Д.Н.Полубояринова. - М. Металлургия, 1977. 2. Масленников Г.Н., Платов Ю.Т., Конешова Т.П. Процессы образования алюмосиликатной керамики с добавлением минерализаторов // Неорганические материалы. - 1995. Т. 31. -6. - С. 795-797. 3.2-20583, МПК 504 35/10, 35/18,01 3/12, 1990. 4. Харитонов Ф.Я., Вишневская С.С., Барашенков Г.И. Исследование влияния плавнеобразующих добавок на температуру спекания и свойства корундовой керамики // Огнеупоры и техническая керамика. - 1986. -8. - С. 31-33. 5. А.с. СССР 1083528, МПК 04 35/10,04 35/18, 2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3