Литьевая масса для стеклокерамического композиционного материала

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ЛИТЬЕВАЯ МАССА ДЛЯ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Белорусский государственный технологический университет(57) Литьевая масса для стеклокерамического композиционного материала, включающая порошок стекла системы 2-2-2323, парафин и олеиновую кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок диоксида циркония при следующем соотношении компонентов, мас.порошок стекла системы 2-2-2323 68,67-78,19 порошок диоксида циркония 8,69-17,17 парафин 13,06-14,10 олеиновая кислота 0,06-0,07. Изобретение относится к составам силикатных стеклокерамических композиционных материалов, используемых в качестве деталей нитепроводящей гарнитуры для ткацкого оборудования легкой промышленности и индустриального текстиля. Известна стеклокерамическая композиция, упрочненная 2, следующего состава, ма. стеклопорошок системы -23-2 75-95 порошок 2 (с содержанием 23 до 5 мол.) 5-25 1. Недостатком указанного композиционного материала является высокая температура спекания (1450 С),а также сложность изготовления образцов с применением графитовых прессформ и дорогостоящего оборудования, что требует дополнительных затрат. Использование редкоземельного оксида иттрия также резко повышает стоимость композиционного материала. Наиболее близким к заявляемому составу и достигаемому результату является стеклокристаллический материал следующего состава, мол. 2 52,5-62,5 А 2 О 3 10-25 2 12,55-255-25 В 23 3 сверх 100 2. Образцы из указанного материала изготавливаются по термопластической технологии из литейной массы, состоящей из 87,5 мас.тонкомолотого порошка стекла, 12,45 мас.парафина и 0,05 мас.олеиновой кислоты. Для получения стеклокристаллического материала производят спекание и кристаллизацию при температуре 1160-1180 С. 2810 1 Недостатком данного материала является то, что изделия из него при воздействии изгибающих и сжимающих нагрузок хрупки, поэтому при монтаже на ткацком оборудовании детали нитепроводящей гарнитуры ломаются, бьются и списываются в больших количествах до практического использования их по назначению. Задача изобретения - повышение пределов прочности при изгибе и сжатии при сохранении технологичности и способности к спеканию и кристаллизации. Для решения указанной задачи предложена литьевая масса для стеклокерамического композиционного материала, включающая порошок стекла, содержащего 2, 2, А 2 О 3, , , В 23, и дополнительно порошок 2 при следующем соотношении компонентов, мас.порошок стекла системы 2-2-А 2 О 3-- -В 23 68,67-78,19 порошок технического диоксида циркония 8,69-17,17 парафин 13,06-14,10 олеиновая кислота 0,06-0,07. Используемое в композиции стекло имеет следующий состав, мас 2 38,13-45,60 2 11,5517,55 А 2 О 3 16,93-19,242,12-3,6418,52-22,2 В 23 3 сверх 100 2. Известно, что диоксид циркония придает тугоплавкость, высокую преломляющую способность стеклу, а также способствует его упрочнению 3. Благодаря этому, оксид циркония применяют для получения бессвинцового хрусталя, тугоплавких и глушеных стекол. Использование диоксида циркония в качестве стимулятора кристаллизации позволило разработать составы стеклокристаллических материалов, отличающихся высокой жаро- и термостойкостью, а также способностью спаиваться с вольфрамом и молибденом 4. Введение диоксида циркония в литьевую массу для получения стеклокерамического композиционного материала дает эффект, определяющийся повышением прочности на изгиб и сжатие. Этот эффект обеспечивается совокупностью кристаллических фаз, образующихся в композиционном материале в процессе термообработки, а именно -цельзиана (28), бадделеита (2), рутила (2), а также однородной тонкозернистой микроструктурой материала. По данным эксперимента кристаллы бадделеита распределяют на границе стекловидной и кристаллической фаз механические напряжения, увеличивая сжимаемость кристаллической фазы по сравнению с окружающей стеклофазой. Радиальное напряжение в обеих фазах при этом становится растягивающим, в то время как касательное напряжение - сжимающим в стекловидной фазе и растягивающим в кристаллической. Как известно, такой способ распределения напряжений определяет значительное повышение прочностных характеристик 5. Из данных литературы не известно использование порошка технического оксида циркония в стеклокерамическом композиционном материале с целью повышения механической прочности изделий при воздействии изгибающих и сжимающих механических нагрузок и предлагается нами впервые. Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1. Варка стекла для получения композиционного материала проводилась в горшковой печи при температуре 1450-1480 С. В качестве сырьевых материалов использовались кварцевый песок, диоксид титана, глинозем,углекислый барий, мел, борная кислота. Полученный гранулят стекла высушивался при температуре 200-210 С в течение 24 ч, затем измельчался в вибромельнице до удельной поверхности 6000-6500 см 2/г. Тонкомолотое стекло смешивают с расплавленным парафином, олеиновой кислотой и порошком диоксида циркония при следующем соотношении компонентов, мас.порошок стекла 78,19 порошок диоксида циркония 8,69 олеиновая кислота 13,06 парафин 0,06. Заготовки изделий отливались на литейном аппарате и обжигались в электрической печи в капселе при постепенном подъеме температуры до 900 С. В результате первого обжига заготовки приобретали механическую прочность за счет выгорания органических добавок - парафина и олеиновой кислоты, а также образования некоторого количества стекловидной фазы. Второй обжиг (полное спекание и кристаллизация) производился в печи при температуре 1000-1100 С в течение 4 ч. Остальные примеры выполнялись аналогично, но отличаются составами заявляемого материала. Составы заявляемого материала и результаты испытания приведены в таблице. Наименование компонентов и свойств Порошок стекла, мас.Порошок диоксида циркония, мас.Парафин, мас.Олеиновая кислота, мас.Прочность при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа Микротвердость, МПа Составы литьевых масс для стеклокерамических композиционных материалов 1 2 3 78,19 73,21 68,67 8,69 12,92 17,17 13,06 13,80 14,10 0,06 0,07 0,06 83,3 88,7 85,3 538,7 561,6 550,1 8650 8820 8700 Как видно из таблицы, заявляемый стеклокерамический композиционный материал обладает повышенной механической прочностью по сравнению с прототипом при воздействии изгибающих нагрузок в 1,3 раза, сжимающих - в 1,3 раза, а также микротвердостью - в 1,02 раза. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3