CS260744B1 - Vsázka pro výrobu žáruvzdorné keramiky - Google Patents

Abstract

Řešení se týká keramického materiálu určeného například pro odtrhovací kroužky používané při kontinuálním lití kovů a slitin. Vsázka sestává z 0,012 až 24 °/o hmot. uhlíku, 0,0.11 až 48 % hmot. karbidotvorných prvků ze skupiny zahrnující křemík, bor a titan jednotlivě nebo ve směsi a zbytek tvoří turbostratický nitrid boritý.

Description

Vynález se týká vsázky pro výrobu žáruvzdorného keramického¹ materiálu.

Žáruvzdorná keramika na bázi hexagonální nitrid tooritý — karbid karbidotvorných prvků je v současné době připravována tlakovým slinováním, resp. žárovým lisováním, směsi prásků nitridu boritého a karbidu titanu, zirkonia nebo jiného přechodného prvku. V důsledku působení vysokých teplot v procesu tlakového slinování dochází při zhutňování prásku k růstu zrna slinovaného materiálu. Tento růst vede ke snížení mechanických vlastností slinuté keramiky.

Uvedené nevýhody odstraňuje vsázka pro výrobu žáruvzdorné keramiky podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vsázka sestává z 0,012 až 24 % hmot. uhlíku, 0,011 až 48 % hmot. karhidotvorného prvku ze skupiny zahrnující křemík, hor a titan jednotlivě nebo ve směsi tak, aby tato směs byla výhodně v molárním poměru odpovídajícím požadovanému stechiometrickému poměru, zbytek tvoří turbostratický nitrid boritý.

Při použití vsázky podle vynálezu se zamezuje růstu zrn vstupního· práškového BN během žárového lisování, čímž se dosahuje výborných mechanických vlastností, včetně jejich izotropie, ve srovnání s keramikou připravenou žárovým lisováním směsi nitridu boritého a příslušných karbidů. Přítomnost elementární karbidotvorné látky, která má dobré redukční vlastnosti, zabezpečuje vysokou životnost grafitových lisovacích forem, nebol tato látka vystupuje zároveň jako getr a váže na sebe kyslík obsažený v lisovaném prášku.

•Vsázka se připravuje tak, že se smísí a zhomogenizuje turbostratický BN, elementární uhlík jako aktivní uhlí, saze nebo jiná uhlíkatá látka nejlépe s velkým měrným povrchem a prášek elementární 'karbidotvorné látky jako křemík, bor, titan, zirkonlum nebo jiná, eventuálně jejich směs tak, aby tato· směs byla nejlépe v molárním poměru odpovídajícím požadovanému stechiometrickému poměru. Homogenizaci je nejlépe vést v rotačním nebo vibračním kulovém nebo tyčovém mlýně. Dostatečně zhomogenizovaná směs je eventuálně předlisována za studená a potom žárově lisována v grafitové lisovací formě při teplotě 1 600 .až 2 100 °C, výhodně při teplotě 1 750 až 1 950 °C. Lisovací tlak činí 5 až 60 MPa, výhodně 10 až 25 MPa.

I

Příklad 1

Byla připraven směs skládající se z 94 % hmot. turbostratické formy hexagonálního nitridu boritého, 4,8 % hmot. práškového titanu a 1,2 % hmot. aktivního uhlí. Tato směs byla po dobu šesti hodin homogenizována mletím v rotačním kulovém mlýně. Zhomogenizovaná směs byla vsypána do grafitové lisovací formy a lisována tlakem 10

MPa při teplotě 1 800 °C. Výsledky chemické a rtg. difrakční analýzy ukázaly, že byl tímto způsobem připraven keramický materiál obsahující 94 °/o hexagonálního nitridu boritého a 6 % karbidu titaničitého. Velikost zrn BN v takto připravené keramice byla shodná s velikostí zrn vstupního práškového· nitridu boritého.

Příklad 2

Navážením 89,6 % hmot. turbostratické formy hexagonálního nitridu boritého, 9,2 % hmot. práškového zirkonia a 1,2 % hmot. aktivního uhlí byla připravena směs, která byla po· dobu osmi hodin homogenizována v rotačním kulovém mlýně. Zhomogenizovaná směs byla vsypána do grafitové lisovací formy a lisována při teplotě 1 850 °'C tlakem 14 MPa. Výsledky chemické a strukturální analýzy ukázaly, že touto technologií byl připraven keramický materiál složený z 90 θ/ο hexagonálního nitridu boritého a 10 % karbidu titaničitého. Velikost zrn BN takto připravené keramiky byla shodná s velikostí zrn vstupního práškového nitridu boritého.

Příklad 3

Navážením 86 % hmot. turbostratické formy hexagonálního nitridu boritého, 5,6 procent hmot. práškového křemíku, 4,8 % hmot. práškového titanu a 3,6 % hmot. aktivního uhlí byla připravena směs, která byla po dobu dvou hodin homogenizována mletím ve vibračním kulovém mlýně. Zhomogenizovaná směs byla vsypána do grafitové lisovací formy a lisována tlakem 12 MPa při teplotě 1 850 °C. Výsledky chemické ,a difrakční rtg. analýzy ukázaly, že touto technologií byla připravena keramika složená z 86 % hexagonálního nitridu boritého s vysokým stupněm uspořádání krystalové mřížky, 8 % karbidu křemičitého a 6 % karbidu titaničitého. Velikost zrn nitridu boritého byla opět stejná před i po žárovém lisování.

Příklad 4

Byla připravena směs se složením 82 % hmot. turbostratické formy hexagonálního nitridu boritého, 5,4 % hmot. povrchově aktivního uhlíku, 12,6 % hmot. práškového křemíku. Tato· směs byla po dobu dvou hodin homogenizována ve vibračním kulovém mlýně. Zhomogenizovaná směs byla vsypána do grafitové lisovací formy a lisována tlakem 12 MPa při teplotě 1 850 °C. Výsledky chemické a rtg. difrakční analýzy ukázaly, že tímto způsobem byl připraven kompozitní keramický materiál se složením 82 procent hexagonálního nitridu boritého s plně vyvinutou krystalovou mřížkou a 18 % karbidu křemičitého.

P ř í k 1 a d 5

Smísily se 2 kg kyseliny trihydrogenborité s 4,4 kg močoviny. Směs se zahřála na teplotu 280 °C, doba zahřívání činila šest hodin. Takto vznikl bílý porézní spečenec, který byl tři hodiny mlet v rotačním kulovém mlýně, potom byl vpraven, do křemenné trubice, v níž byl po dobu '2 hodin žíhán v proudu amoniaku o· průtočné rychlosti 1 cm/s při teplotě 700 °C a potom další dvě hodiny při teplotě 1000· °C. Tímto způsobem bylo získáno 580· g turbostratického nitridu boritého obsahujícího· 3,8 % kyslíku a 0,8 % uhlíku. K tomuto materiálu bylo přidáno 10,6 gramu práškového křemíku, směs byla homogenizována po dobu šesti hodin v rotačním kulovém mlýně a potom lisována při teplotě 1 850 °C tlakem 15 MPa v grafitové lisovací formě. Analýza takto připravené keramiky ukázala, že se jedná o hexagonální nitrid boritý obsahující 2,7 % karbidu křemičitého. Porezita takto připravené keramiky činila 4,5 %.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Vsázka pro výrobu žáruvzdorné keramiky •na bázi hexagonálního nitridu boritého s přísadou karbidů, vyznačující se tím, že sestává z 0,012 až 24 % hmotnostních uhlíku, 0,011 až 48 % hmotnostních karbidotvornéVYNÁLEZU ho prvku ze skupiny zahrnující křemík, bor •a titan jednotlivě nebo ve směsi, přičemž zbytek je tvořen turbostratickým nitridem boritým.