Состав алюмооксидной керамики

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Шелехина Виктория Михайловна Исупов Михаил Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Состав алюмооксидной керамики, содержащий 95-97 мас.оксида алюминия, отличающийся тем, что дополнительно содержит 3-5 мас.оксида меди. Изобретение относится к области керамики, в частности, к конструкционным материалам на основе оксида алюминия. Известны керамические материалы, содержащие свыше 99 мас.оксида алюминия,которые имеют высокую кажущуюся плотность и физико-механические характеристики 1. Однако эти материалы требуют высокой температуры спекания - 1750 С, которая существенно снижает эффективность производства из-за значительных энергозатрат и повышения стоимости и ресурса печного оборудования. Имеются сведения о введении стеклообразующих добавок (2, , , , 23,2, 23) в количестве 30-80 мас.2, которые существенно снижают температуру спекания. Однако высокое содержание легирующих элементов значительно снижает физико-механические характеристики материалов. Известно также с целью понижения температуры спекания введение различных оксидов (, , , ,и др.) в количестве 2-6 мас.3. Однако и для этих сплавов наблюдается при существенном снижении температуры спекания (до 1400-1450 С) значительное ухудшение физико-механических характеристик. В качестве прототипа выбран высокоглиноземистый материал, содержащий 3-5 мас.плавнеобразующей добавки системы 2-СаО 23, который спекается на максимальную плотность при температуре 1500 С 4. Техническая задача - снижение температуры спекания и повышение физикомеханических характеристик алюмооксидной керамики. 9730 1 2007.10.30 Поставленная техническая задача достигается тем, что в оксид алюминия вводят 35 мас.оксида меди. Экспериментально установлено, что введение в оксид алюминия оксида меди позволяет существенно снизить температуру спекания и повысить физико-механические характеристики материала. Снижение температуры спекания на максимальную плотность при введении оксида меди объясняется появлением жидкой фазы в результате плавления оксида меди (температура плавления порядка 1250 С), что способствует интенсивному уплотнению керамики при температурах выше 1250-1300 С, так что при температуре порядка 1400 С плотность достигает максимального значения. При спекании взаимодействие оксидов алюминия и меди с образованием дисперсных сложных оксидов вызывает рост физикомеханических характеристик керамики. Содержание оксида меди в алюмооксидной керамике в интервале 3-5 мас.обусловлено следующим. Снижение оксида меди менее 3 мас.ведет к существенному повышению температуры спекания на максимальную плотность, превышение содержания оксида меди свыше 5 мас.вызывает понижение плотности вследствие образования большого количества жидкой фазы, образования газовых пузырьков, снижение физико-механических свойств. Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах. Примеры 1-5. Исходные порошки в количестве 1 3 4 5 7 мас.оксида меди, оксид алюминия остальное, прессовали до плотности 55 и спекали в среде воздуха при температуре 1400-1500 С. Свойства полученных материалов приведены в таблице. Температура спекания Температура спекания на максимальную на максимальную плотплотность - 1400 С ность - 1500 С МикротверМикротвер 1 с,К 1 с,дость,дость,МПам 1/2 МПам 1/2 кгс/мм 2 кгс/мм 2 Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать алюмооксидную керамику с пониженной температурой спекания на максимальную плотность и повышенными физико-механическими характеристиками температура спекания - 1400 С, микротвердость 1610 кгс/мм 2, параметр вязкости разрушения К 1 - 3,2 МПам 1/2 по сравнению с известным материалом, имеющим следующие характеристики температура спекания - 1500 С,микротвердость - 1540 кгс/мм 2, параметр вязкости разрушения 1 - 2,6 МПам 1/2. 2 9730 1 2007.10.30 Источники информации 1. Немытко В.Е., Галахов А.В., Чешля и др. Керамические материалы для уплотнительных элементов бытовой сантехнической арматуры // Огнеупоры и техническая керамика. - 1997. -2. - С. 25-29. 2.2-20583, МПК 5 С 04 В 35/10 35/18 Н 01 В 3/12, 1990. 3. Ложников В.Б., Верещагин В.И. Корундовый керамический материал с пониженной температурой спекания // Стекло и керамика. - 1992.-8. - С. 21-23. 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. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3