LV14556B - Oxide ceramics characterized by elevated strength. - Google Patents

Oxide ceramics characterized by elevated strength. Download PDF

Info

Publication number
LV14556B
LV14556B LVP-12-80A LV120080A LV14556B LV 14556 B LV14556 B LV 14556B LV 120080 A LV120080 A LV 120080A LV 14556 B LV14556 B LV 14556B
Authority
LV
Latvia
Prior art keywords
temperature
ceramics
hardness
sintering
centigrade
Prior art date
Application number
LVP-12-80A
Other languages
Latvian (lv)
Other versions
LV14556A (en
Inventor
Gaida Sedmale
Ingunda ŠPERBERGA
Ints ŠTEINS
Jānis GRABIS
Original Assignee
Rīgas Tehniskā Universitāte
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rīgas Tehniskā Universitāte filed Critical Rīgas Tehniskā Universitāte
Priority to LVP-12-80A priority Critical patent/LV14556B/en
Publication of LV14556A publication Critical patent/LV14556A/en
Publication of LV14556B publication Critical patent/LV14556B/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

The present invention relates to the high-temperature dense mullite-corundum-ZrO2 oxide ceramic materials obtained at elevated (above 600oC). Due to their high melting/decomposition temperature (at about 1550oC) they are long-time exploitable at temperatures equal or above 1000oC maintaining shape stability and characteristic parameters of properties. Dominant are strength ratio (pressure and flexural strength, elastic modulus) as well as chemical and thermal resistance. High parameter of hardness and wear resistance broadens their application at room temperature. Described ceramics could be obtained from mixed composition powder with 50-450 nanometer particle size dispersion. Powders consist of (in weight %): (gamma)A2O3 - 56,47 to 63,05; amorphous SiO2 - 22,25 to 27,10; ZrO2(monoclinic) - 3,60 to 3,45; Y2O3 - 3,39 to 3,60; illite-clay - 0,5 to 8,57 and La2O3 - 4,60 to 0,40. The offered mixture of raw materials guarantees formation of dense ceramics at temperature range from 1200 to 1400 centigrade, using spark plasma sintering method in 3-6 Pa vacuum and temperature raising rate 100 centigrade per minute up to maximum temperature. The ceramics obtained in such way (sintering at 1200 centigrade) possesses pressure strength 270 to 372 MPa as well as long-term temperatures resistance up to 1200 centigrade. The hardness of obtained ceramics is between 9 and 10 in accordance with Mohs’ hardness scale (it is approaching to hardness of diamond).

Description

© Virsraksts: PAAUGSTINĀTAS STIPRĪBAS OKSĪDU KERAMIKA © Kopsavilkums: Izgudrojums attiecas uz blīviem mullīta-korunda-ZrO2 oksīdu augsttemperatūras keramiskiem materiāliem, kurus iegūst paaugstinātās temperatūrās (virs 600°C). Augstās kušanas/sadalīšanās temperatūras dēļ (ap 1550°C) tie ir ilgstoši ekspluatējami temperatūrā, kas ir vienāda ar vai ir lielāka par 1000°C, saglabājot formas noturību un raksturīgosīpašību rādītājus. Dominējošie irstiprības rādītāji (izturība uzspiedi un lieci, un elastības modulis), kā arīķīmiskā un termiskā izturība. Augstais cietības un nodiluma izturības rādītājs paplašina to lietošanas iespējas arī parastos apstākļos.The invention relates to dense high-temperature ceramic materials of mullite-corundum-ZrO 2 oxides obtained at elevated temperatures (above 600 ° C). Due to their high melting / decomposition temperature (around 1550 ° C), they are durable at temperatures equal to or greater than 1000 ° C, while maintaining shape stability and characteristic properties. The predominant strength indicators (compression and bending strength and modulus of elasticity) as well as chemical and thermal resistance. The high hardness and abrasion resistance extends their application in normal conditions.

Keramiku gatavo nojaukta sastāva polidispersa pulvera ardaļiņu izmēru robežās no 50 līdz 450 nanometri. Pulvera sastāvs (masas %): (gamma)Ā2O3-56,47 līdz 63,05; amorfsSi02-22,25 līdz 27,10;ZrO2(monoklīnais)-3,60 līdz 3,45; Y2O3 - 3,39 līdz 3,60; illīta māls - 0,5 līdz 8,57 un La2O3 - 4,60 līdz 0,40. Piedāvātais izejvielu maisījums temperatūru intervālā 1200 līdz 1400°C, lietojot dzirksteļizlādes plazmas saķepināšanas metodi vakuumā pie spiediena 3 Iīdz6 Pa un temperatūras celšanas ātruma 100°C/min līdz sasniegta maksimālā temperatūra, nodrošina blīvas keramikas veidošanos. Šādā ceļā (saķepinot pie 1200°C temperatūras) iegūtai keramikai piemīt spiedes pretestība 270 līdz 372 MPa, kā arī ilglaicīga temperatūras izturība līdz 1200°C. Iegūtās keramikas cietība 10 ballu sistēmā pēc Mosa skalas atrodas starp 9 un 10 (tuvu dimanta cietībai).Ceramics is made of polydispersed powder with a particle size of 50 to 450 nanometers. Powder composition (% w / w): (gamma)? 2 O 3 -56.47 to 63.05; amorphousSiO 2 -22.25 to 27.10; ZrO 2 (monoclinic) -3.60 to 3.45; Y 2 O 3 - 3.39 to 3.60; Illite clay 0.5 to 8.57 and La 2 O 3 4.60 to 0.40. The proposed mixture of raw materials at temperatures between 1200 and 1400 ° C, using a spark plasma discharge sintering method under vacuum at a pressure of 3 to 6 Pa and a temperature rise rate of 100 ° C / min until the maximum temperature is reached, provides a dense ceramic. Ceramics produced by this process (sintered at 1200 ° C) have a compressive strength of 270 to 372 MPa and a long-term temperature resistance of up to 1200 ° C. The hardness of the obtained ceramic on a 10-point Mohs scale is between 9 and 10 (close to the hardness of the diamond).

ii

IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION

Izgudrojums ir attiecināms uz augsttemperatūras blīviem mullīta - korunda - ZrO? oksīdu keramikas materiāliem, kurus iegūst paaugstinātās (»600°C) temperatūrās un kuri ilgstoši, pateicoties to augstai kuŠanas/sadalīŠanās temperatūrai (apl550°C) ir ekspluatējami temperatūrā > 1000°C, saglabājot formas noturību un raksturīgos īpašību rādītājus, no kuriem dominējošie ir stiprības rādītāji (izturība uz spiedi, lieci, elastības modulis), kā arī ķīmiskā un termiskā izturība [piemēram, 1].The invention relates to high temperature dense mullite - corundum - ZrO? oxide ceramic materials obtained at elevated temperatures (> 600 ° C) which, due to their high melting point / decomposition temperature (apl550 ° C), are capable of operating at temperatures> 1000 ° C for a long time, while maintaining shape stability and characteristic properties, of which strength (compression, bending, modulus of elasticity) and chemical and thermal resistance [eg 1].

Mullīta - korunda - ZrO? keramika un pētījumi par to ir visai plaši atspoguļoti literatūrā [piemēram, 2-6] un ir nodrošinājuši šīs keramikas pielietojumu kā augsttemperatūras materiālu, piemēram, stikla kausējamo krāšņu oderējumu, dažādu tehnoloģisku detaļu izstrādei gan augsttemperatūras pielietojumam. Augstie mehānisko īpašību, piemēram nodiluma izturības un cietības rādītāji, nodrošina tās pielietojumu ari parastās temperatūrās tādu elementu izgatavošanai, kuriem nepieciešama augsta un ilglaicīga nodiluma izturība. Vairums pētījumu saistībā ar mullīta, mullīta-korunda-ZrO2 un mullīta-ZrO2 keramiku ir veikti, pielietojot šīs keramikas saķepināšanai (apdedzināšanai) tradicionālo metodi pie normāla spiediena un atmosfēras. Šajos gadījumos ari ir iegūta keramika ar augstiem, piemēram, spiedes vai lieces pretestība un elastības moduļa rādītājiem, kurus attiecīgi aptuveni varētu raksturot ar šādiem lielumiem - piemēram lieces pretestība ap 5-40 MPa, spiedes pretestība ap 100-150 MPa, elastības modulis - 15-40 GPa. Šie rādītāji daudzās publikācijās ir stipri atšķirīgi un ļoti ir atkarīgi no pielietotām izejvielām, no primārā pulvera dispersitātes, ari no parauga izgatavošanas un it sevišķi no saķepināšanas tehnoloģijas. Jebkurā gadījumā mullītu saturoša keramika parasti tiek izstrādāta katram noteiktam procesam, kuru nodrošināšanai ir nepieciešami konkrēti rādītāji, piemēram, paaugstināta spiedes pretestība, t.sk., pie paaugstinātām temperatūrām. Ir maz darbu par mūsdienu moderno saķepināšanas metožu pielietojumu šīs keramikas saķepināšanai. Piemēram, darbā [2] mullīta un mullīta -ZrO2 keramikas ieguvei ir pielietota mikroviļņu saķepināšanas metode, un ir iegūta keramika, kas uzrāda augstas spiedes pretestības vērtības: attiecīgi mullīta keramikai pie 1500 °C ap 380 MPa, bet mullīta-ZrO2 ar saķepšanu veicinošu MgO piedevu, ap 700 MPa. Ir parādīts, ka saķepināšanas temperatūras paaugstināšana mikroviļņu no 1400°C līdz 1500°C šo lielumu paaugstina pat par 50%. Ir ari darbi, kuros atspoguļoti pētījumu par šīs keramikas saķepināšanu plazmas izlādes procesā (SPS) [7], kurā iegūtais blīvais keramikas materiāls (saķepināts SPS 1460-1560°C temperatūrā) tiek raksturots ar augstiem cietības un elastības moduļa rādītājiemMullite - Corundum - ZrO? Ceramics and research on it have been extensively reported in the literature [e.g., 2-6] and have provided the use of this ceramic as a high-temperature material, such as glass melting furnace linings, for the development of various technological details and for high-temperature applications. Its high mechanical properties, such as wear resistance and hardness, enable it to be used at ordinary temperatures to produce components that require high and long-lasting wear resistance. Most studies in connection with mullite, mullite-corundum-ZrO2 and mullite-ZrO 2 ceramics are made using the ceramic sintering (annealing) the traditional method at normal pressure and atmospheric. In these cases, ceramics with high values, such as compression or bending resistance and modulus of elasticity, were also obtained, which could roughly be characterized by the following values - eg bending resistance around 5-40 MPa, compressive resistance around 100-150 MPa, elastic modulus -40 GPa. These figures vary widely in many publications and are highly dependent on the raw materials used, the dispersion of the primary powder, sample preparation and, in particular, sintering technology. In any case, mullite-containing ceramics are usually developed for each specific process that requires specific characteristics, such as high pressure resistance, including at elevated temperatures. There is little work on the use of modern modern sintering techniques for sintering this ceramic. For example, in [2], microwave sintering has been used to produce mullite and mullite -ZrO 2 ceramics, and ceramics with high compressive strength values have been obtained: respectively for mullite ceramics at 1500 ° C at about 380 MPa and mullite-ZrO 2 with sintering promoting MgO additive, about 700 MPa. Increasing the sintering temperature in the microwave from 1400 ° C to 1500 ° C has been shown to increase this value by up to 50%. There are also works reflecting a study on sintering of this ceramic by plasma discharge (SPS) [7], in which the resulting dense ceramic material (sintered at SPS 1460-1560 ° C) is characterized by high modulus of hardness and elasticity.

Iespējamā piedāvātā izgudrojuma mērķis arī ir paaugstinātas stiprības mullīta 3A12O3 2SiO2 -ZrO2 (Y2O3) oksīdu keramikas ieguve no jaukta izejvielu sastāva nanolīmeņa izejas pulverim, t.sk., ar pievienotu dabas minerālo izejvielu - illīta māliem kā saķepšanu veicinošu komponentu un pielietojot netradicionālu saķepināšanas paņēmienu plazmas izlādes procesā (SPS).It is also an object of the present invention to obtain ceramics of high strength mullite 3A1 2 O 3 2 SiO 2 -ZrO 2 (Y 2 O 3 ) from mixed raw materials for nano-scale starting powders, including addition of natural mineral raw material - illite clays as sintering. and an unconventional sintering process in the plasma discharge process (SPS).

Par prototipu ir izvēlēta keramika, kas iegūta no dispersa pulveru maisījuma, kura sastāvā ieiet γ A12O3, silikagēls SiO2.nH2O, ZiO2 (monoklīnais) itrija Υ2Ο3, illītu māls [1].Ceramics derived from a mixture of dispersed powders containing γ A1 2 O 3 , silica gel SiO 2 .nH 2 O, ZiO 2 (monoclinic) yttrium Υ 2Ο3, illite clay have been chosen as the prototype [1].

Piedāvātā risinājuma mērķis ir iegūt paaugstinātas stipribas temperatūras izturīgu mullītaZrO2 keramiku, pielietojot netradicionālu saīsinātu saķepināšanas procesu relatīvi zemās temperatūrās SPS procesā.The aim of the proposed solution is to obtain high strength temperature resistant mulliteZrO 2 ceramics by applying an unconventional shortened sintering process at relatively low temperatures in the SPS process.

Keramiku gatavo no jaukta sastāva polidispersa pulvera ar daļiņu izmēru izkliedi robežās no 50-450 nm. Pulvera sastāvam tiek pielietoti γΑ12Ο3, amorfs SiO2, monoklīnais ZrO2> Y2O3 un La2O3, kā ari illītu mālu piedeva saķepināšanas veicināšanai. Izejvielu attiecības ir izvēlētas tādējādi, lai nodrošinātu mullīta veidošanās stehiometriskās attiecības 3A12O3.2SiO2, pielietojot netradicionālo saķepināšanas paņēmienu plazmas izlādes procesā Piedāvātās keramikas nojaukta sastāva polidispersa pulvera dominējošā atšķirība ir saistīta ar izejas pulvera sastāva un saķepināšanas metodes atšķirībām, salīdzinot ar patentu [1], Ir izmainītas komponentu sastāva robežas, kā arī pievienota La2O3 piedeva 0,4-4,60 mas.%. Piedāvātās paaugstinātas stipribas oksīdu keramikas izejvielu sastāvs ir dots 1 .tabulā.The ceramic is made from a mixed polydispersed powder with a particle size distribution in the range of 50-450 nm. Γ sastāv1 2 Ο 3 , amorphous SiO 2 , ZrO 2> Y 2 O 3 and La 2 O 3 , as well as illite clay additive for sintering are used for powder composition. The raw material ratios are chosen to provide the stoichiometric ratios of mullite formation to 3A1 2 O 3 .2 SiO 2 by the unconventional sintering process in the plasma discharge process. 1], The composition limits of the components have been changed and the La 2 O 3 additive 0.4-4.60% by weight has been added. The composition of the proposed high strength oxide ceramic raw materials is given in Table 1.

.tabula. Paaugstinātas stipribas oksīdu keramikas izejvielu sastāvs.table. Composition of raw materials of high strength oxide ceramics

Sastāvu apzīmējums Composition sign γ - A12O3 γ - A1 2 O 3 Amorfs SiO2 Amorphous SiO 2 ZrO2 mon.ZrO 2 mon. Υ2Ο3 Υ2Ο3 La2C>3La 2 C> 3 Illrtu mali Illrtu malali I I 60,70 60.70 27,10 27.10 4,85 4.85 3,45 3.45 3,45 3.45 0,5 0.5 II II 63,05 63.05 23,30 23.30 3,60 3.60 3,60 3.60 0,40 0.40 6,05 6.05 III III 56,47 56.47 22,25 22.25 4,72 4.72 3,39 3.39 4,60 4.60 8,57 8.57

Pielietoto illītus saturošo mālu vidējais mineraloģiskais sastāvs ir dots 2.tabulā.The average mineralogical composition of illite clays used is given in Table 2.

2.tabula. Illīta mālu vidējais mineraloģiskais sastāvs, mas %Table 2. Average mineralogical composition of illite clays,% by weight

Mineraloģiskais sastāvs, Mineralogical composition, Illīts- Ko,5(H30)0,5A12 Illite-Ko, 5 (H 3 0) 0 , 5 A1 2 Kvarcs SiO2 Quartz SiO 2 Kalcīts CaCO3 Calcite CaCO 3 Getīts a-FeOOH Gettett a-FeOOH Kaolinīts A12[(OH)4 Kaolinite A1 2 [(OH) 4

mas % mas% [(OH)2]AlSi2H4O,0 [(OH) 2 ] AlSi 2 H 4 O, 0 Si2O5 Si 2 O 5 65-70 65-70 18-20 18-20 5-6 5-6 7-8 7-8 5-7 5-7

Saskaņā ar receptūru (1.tabula) dozēto izejvielu maisījumu homogenizē un maļ planetārās dzirnavās noteiktu laiku, kurš ir atkarīgs no pielietotā planetāro dzirnaviņu modeļa, iegūstot pulverveida maisījumu ar daļiņu izmēru izkliedi 50-450 nm robežās. Dotajiem sastāviem ir pielietotas planetārās dzirnavas RETSCH, iesvars lOOg. Malšana ir veikta ūdens vidē 24 stundas. Iegūtā suspensija žāvēta 100°C temperatūrā, iegūstot nanolīmeņa dispersu izejvielu pulveru maisījumu.According to the formula (Table 1), the metered feed mixture is homogenized and milled in a planetary mill for a period of time, depending on the planetary mill model used, to obtain a powder mixture with a particle size distribution in the 50-450 nm range. For the given formulations the planetary mill RETSCH, weight lOOg is used. The milling is done in an aqueous medium for 24 hours. The resulting slurry was dried at 100 ° C to give a nano-dispersed crude powder mixture.

Paraugu saķepināšana veikta, pielietojot dzirkstejizlādes plazmas saķepināšanas metodi (iekārta SPS, Summimoto, modei SPS 825.C.E., Dr. Sinter, Japan) vākumā 3-6 Pa līdz maksimālai temperatūrai 1200-1400°C, temperatūras celšanas ātrums I00°C/min., izturēšanas laiks pie maksimālās temperatūras 2 min. Kopējais saķepināšanas laiks ir 10-15 minūtes, atkarībā no maksimālās tempetatūras. Ir iegūti cilindrveida paraugi ar augstumu ap 15-20mm, diametru lOmm. Keramikas paraugu spiedes izturība un keramiskās īpašības ir noteiktas saskaņā ar standartu LVS EN 14617: 2007; spiedes pretestības noteikšanai pielietota iekārta TONI Technik. Temperatūras izturība ir noteikta, pielietojot nestandarta pārbaudi, 24 stundas izturot paraugus 1000°C un 1200°C temperatūrās. Par kritēriju temperatūras izturībai ir izmantoti spiedes pretestības mērījumi pēc dotā temperatūras cikla, kā ari veikts vizuāls novērtējums saistībā ar jebkādu deformāciju (izmēru izmaiņa, apdrupušas malas, plaisas u.c.) Par temperatūras izturības galējo temperatūras robežu ir pieņemta temperatūra, pie kuras paraugā vēl neparadās minētie defekti, kā ari spiedes pretestības lielums neizmainās vairāk par 5 %. Keramiskās īpašības kopējais sarukums noteikts no iekārtas automātiskā pašrakstītāja fiksētiem lielumiem visā saķepināšanas temperatūru diapazonā, bet blīvums aprēķināts (jo paraugiem netika fiksēta vaļējā porainība) kā parauga masas attiecība pret tilpumu. Paaugstinātas stiprības oksīdu keramikas kristāliskās fāzes sastāvs noteikts, izmantojot rentgendifraktometra Rigaku Ultima+ (Japāna) iekārtu.Sample sintering was performed using a spark-discharge plasma sintering method (machine SPS, Summimoto, model SPS 825.CE, Dr. Sinter, Japan) at a collection temperature of 3-6 Pa to a maximum temperature of 1200-1400 ° C and a temperature rise rate of I00 ° C / min. , holding time at maximum temperature 2 min. The total sintering time is 10-15 minutes, depending on the maximum temperature. Cylindrical samples with a height of about 15-20mm and a diameter of 10mm have been obtained. The compressive strength and ceramic properties of ceramic specimens have been determined in accordance with standard LVS EN 14617: 2007; compressive resistance TONI Technik. Temperature resistance is determined by using a non-standard test by holding samples at 1000 ° C and 1200 ° C for 24 hours. The criterion for temperature resistance is the compression strength measurement after a given temperature cycle, as well as a visual assessment of any deformation (dimensional change, frayed edges, cracks, etc.) The temperature limit for temperature endurance is the assumed temperature at which the aforementioned defects do not yet occur. , and the magnitude of the compressive resistance does not change by more than 5%. The total shrinkage of the ceramic property was determined from the machine recorder fixed values over the sintering temperature range, but the density was calculated (as no loose porosity was recorded for the samples) as a ratio of sample to volume. The crystalline phase composition of the high-strength oxide ceramic was determined using a Rigaku Ultima + X-ray diffractometer (Japan).

Pārbaudīto īpašību vidējās vērtības sastāviem I, II, III dotas 3.tabulā.The mean values of the tested properties for compositions I, II, III are given in Table 3.

3.tabula. Paaugstinātas stiprības oksīdu keramikas īpašību vidējās vērtībasTable 3. Average values of ceramic properties of high strength oxides

Keramikas Ceramic Blīvums pie saķepināšanas Density at sintering Spiedes izturība, MPa’ Compressive strength, MPa ' Lineāro izmēru samazināšanās, mm Decrease in linear dimensions, mm Temperatūras izturība, °C Temperature resistance, ° C

paraugs sample t-ras 1200 un 1400°C g/cm3 t-ras 1200 and 1400 ° C g / cm 3 SPS saķepināšanas t-ra 1200°C CSP sintering t at 1200 ° C SPS saķepināšanas t-ra 1400°C CSP sintering t at 1400 ° C 1200°C 1200 ° C I4OO°C 104 ° C tooo°c tooo ° c 1200°C 1200 ° C I I 3,25-3,34 3.25-3.34 286 286 290 290 12,5 12.5 12,2 12.2 iztur withstands II II 3,35- 3,40 3.35-3.40 372 372 370 370 11,8 11.8 12,1 12.1 iztur withstands III III 3,13-3,18 3.13-3.18 270 270 278 278 12,7 12.7 12,4 12.4 iztur withstands * Paraugi tiek raksturoti ari ar Joti augstas cietības rādītājiem, kas pēc Moosa skalas 10 ballu sistēmā atrodas starp 9 un 10, kas nozīmē to, ka šī keramika pēc cietības (un līdz ar to ari nodiluma izturības) rādītājiem tuvojas dimantam. * The samples are also characterized by Joti high hardness values, which on the Moosa scale are between 9 and 10, which means that this ceramic has a hardness (and therefore also wear resistance) approaching the diamond.

Kristāliskās fāzes sastāvs ir noteikts ar dominējošo mullīta fāzi 3AI2O3.2S1O2, kurā vienmērīgi ir izkliedēti ZrO2 (kub) kristāli, kuru veidošanos ir veicinājusi lantāna oksīda klātesamība. Ir jāatzīmē, ka ZrO2 kub ievērojami paaugstina mullīta keramikas mehāniskās īpašības, t.sk., paaugstinātās temperatūrās.The crystalline phase composition is determined by the prevailing mullite phase 3AI2O3.2S1O2 which evenly dispersed ZrO 2 (cubic) crystal, which has contributed to the formation of lanthanum oxide in the presence of. It should be noted that ZrO 2 cubic significantly increases the mechanical properties of mullite ceramics, including at elevated temperatures.

Kā redzams no dotajiem rezultātiem piedāvātai keramikai piemīt paaugstināti spiedes izturības (kā ari cietības un nodiluma izturības) rādītāji, kuri ir sasniegti ievadot izejas pulvera maisījuma sastāvā lantāna oksīdu (La2O3), nodrošinot tādu pārējo komponentu attiecību, lai tā atbilstu kristāliskās fāzes - mullīta veidošanās stehiometrijai pie paaugstinātām temperatūrām, kā ari savukārt divu piedevu - itrija un lantāna oksīdu piedevas veicinātu cirkonija dioksīda ZrO2 monoklīnās kristāliskās formas transformēšanos kubiskajā modifikācijā, pielietojot saķepināšanu plazmas izlādes procesā.As can be seen from the results, the ceramics offered exhibit increased compressive strength (as well as hardness and wear resistance) achieved by the addition of lanthanum oxide (La 2 O 3) to the composition of the starting powder, providing the ratio of the other components to crystalline phase mullite. formation of stoichiometry at elevated temperatures, as well as the addition of two additives, yttrium and lanthanum oxides, would facilitate the transformation of the ZrO 2 monoclinic crystalline form of zirconium by cubic modification by plasma sintering.

Var atzīmēt, ka ņemot vērā galvenā rādītāja - spiedes izturības vērtības nelielo paaugstināšanos pie saķepināšanas temperatūras 1400°C, kā arī paraugu lineāro izmēru nelielās izmaiņas, par optimālu saķepināšanas temperatūru var uzskatīt zemāko SPS saķepināšanas temperatūru - 1200°C.It can be noted that, due to the slight increase in the compression strength value at the main sintering temperature of 1400 ° C, as well as the small changes in the linear size of the samples, a lower SPS sintering temperature of 1200 ° C can be considered as the optimal sintering temperature.

Izmantotā literatūra:References:

[1] G.Sedmale, I.Šperberga, A.Hmeļovs. Termiski un mehāniski izturīga keramika. Latvijas patente LV 14238 B, Int.cl. C04B33/26, C04B35/185, C04B35/106, C04B35/119, C04B38/00, pieteikums 02.09.2010, publ. 20.03.2011.[1] G.Sedmale, I.Sperberga, A.Hmeļovs. Thermally and mechanically resistant ceramics. Latvian Patent LV 14238 B, Int.cl. C04B33 / 26, C04B35 / 185, C04B35 / 106, C04B35 / 119, C04B38 / 00, Application 02.09.2010, publ. 3/20/2011

[2] Bodhak S., Bose S. and A. Bandyopadhyay. Densification Study and Mechanical Properties of Microvvave-Sintered Mullite and Mullite-Zirconia Composites. J.Amer.Ceram.Soc., 2011, 94 (1), pp.32-41.[2] Bodhak S., Bose S. and A. Bandyopadhyay. Densification Study and Mechanical Properties of Microvvave-Sintered Mullite and Mullite-Zirconia Composites. J.Amer.Ceram.Soc., 2011, 94 (1), pp.32-41.

[3] G.M.Sedmale, I.Sperberga, A.Hmelov, U.Sedmalis A.Actins. Phase Formation and Structure of Mullite -Alumina - Zirconia and Spinel-Enstatite Ceramies from synthetic ingredients and mineral raw materiāls, Mat. Science Forum Vols. 575-578, pp.953-958, 2008.[3] G.M.Sedmale, I.Sperberga, A.Hmelov, U.Sedmale A.Actins. Phase Formation and Structure of Mullite -Alumina - Zirconia and Spinel-Enstatite Ceramics from Synthetic Ingredients and Mineral Raw Material, Mat. Science Forum Vols. 575-578, pp.953-958, 2008.

[4] C.Aksel. Mechanical properties and thermal shock behaviour of alumina-mullite-zirconia and alumina-mullite refractory materiāls by slip casting. Ceramie International, 2003, 29, pp.3U316.[4] C. Axel. Mechanical properties and thermal shock behavior of alumina-mullite-zirconia and alumina-mullite refractory material by slip casting. Ceramie International, 29, 2003, pp.3U316.

[5] N.M.Rendtorff, L.B.Garrido, E.F.Aglietti. Thermal shock behaviour of dense mullitezireonia composites obtained by two processing routes. Ceramie International, 2008, 34, pp. 2017-2024.[5] N.M.Rendtorff, L.B. Garrido, E.F.Aglietti. Thermal shock behavior of dense mullitezireonia composites obtained by two processing routes. Ceramie International, 2008, 34, p. 2017-2024.

[6] L.Montanaro, Ch.Perrot, C.Esnouf, G.Thollet, G.Fantozzi, A.Negro. Sintering of Industrial Mullites in the Presence of Magnesia as a Sintering Aid. J.Amer.Ceram.Soc., 2000, 83 (1), pp. 189-196.[6] L.Montanaro, Ch.Perrot, C.Esnouf, G.Thollet, G.Fantozzi, A.Negro. Sintering of Industrial Mullites in Presence of Magnesia as a Sintering Aid. J.Amer.Ceram.Soc., 83 (1), 2000, p. 189-196.

[7] E. Rocha-Rangel, S.Diaz-de-la-Torre, M.Umemoto, H.Miyamoto, H. Balmori-Ramirez. ZirconiaMullite Composites Consolidated by Spark Plasma Reaction Sintering from Zircon and Alumina. J.Amer.Ceram.Soc., 2005, 88 (9), pp.l 150-1157.[7] E. Rocha-Rangel, S. Diaz-de-la-Torre, M. Umemoto, H. Miyamoto, H. Balmori-Ramirez. ZirconiaMullite Composites Consolidated by Spark Plasma Reaction Sintering from Zircon and Alumina. J.Amer.Ceram.Soc., 88 (9), pp. 150-1157, 2005.

Claims (1)

PretenzijasClaims Paaugstinātas stiprības oksīdu keramika, kas iegūta saīsinātā netradicionālā plazmas izlādes saķepināšanas procesā līdz maksimālai temperatūrai 1200°C atšķiras ar to, ka pamatizejvielas γ A12O3, amorfs SiO2, ZrO2 (monoklīnais), itnja oksīds Y2O3, illīta māls un lantāna oksīds La2O3 ir šādās attiecībās:High strength oxide ceramics obtained by shortened unconventional plasma discharge sintering process up to a maximum temperature of 1200 ° C differs in that the basic materials are γ A1 2 O 3 , amorphous SiO 2 , ZrO 2 (monoclinic), itnia oxide Y 2 O 3 , illite clay and lanthanum oxide La 2 O 3 in the following ratios: γ-Α12Ο3....56,47-63,05 amorfs SiO2.....22,25 -27,10γ-Α1 2 Ο 3 .... 56.47-63.05 amorphous SiO 2 ..... 22.25 -27.10 ZrO2 (mon.).....3,60 - 3,45ZrO 2 (mon.) ..... 3.60 - 3.45 Y2O3.....3,39 - 3,60 illīta māls......0,5 - 8,57 unY 2 O 3 ..... 3.39 - 3.60 illite clay ...... 0.5 - 8.57 and La2O3......4,60-0,40La 2 O 3 ...... 4.60-0.40
LVP-12-80A 2012-05-18 2012-05-18 Oxide ceramics characterized by elevated strength. LV14556B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-12-80A LV14556B (en) 2012-05-18 2012-05-18 Oxide ceramics characterized by elevated strength.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-12-80A LV14556B (en) 2012-05-18 2012-05-18 Oxide ceramics characterized by elevated strength.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LV14556A LV14556A (en) 2012-07-20
LV14556B true LV14556B (en) 2012-12-20

Family

ID=50152887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LVP-12-80A LV14556B (en) 2012-05-18 2012-05-18 Oxide ceramics characterized by elevated strength.

Country Status (1)

Country Link
LV (1) LV14556B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
LV14556A (en) 2012-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rejab et al. The effects of CeO2 addition on the physical, microstructural and mechanical properties of yttria stabilized zirconia toughened alumina (ZTA)
Sktani et al. The influence of in-situ formation of hibonite on the properties of zirconia toughened alumina (ZTA) composites
JP5366398B2 (en) Composite ceramics and manufacturing method thereof
Aneziris et al. Thermal shock performance of fine grained Al2O3 ceramics with TiO2 and ZrO2 additions for refractory applications
CN105683124A (en) Product having a high alumina content
Mohapatra et al. Preparation of MgO–MgAl2O4 composite for refractory application
Jardim et al. Young׳ s modulus, hardness and thermal expansion of sintered Al2W3O12 with different porosity fractions
Song et al. Enhanced mechanical properties of 3 mol% Y2O3 stabilized tetragonal ZrO2 incorporating tourmaline particles
Oungkulsolmongkol et al. Hardness and fracture toughness of alumina-based particulate composites with zirconia and strontia additives
Sktani et al. Influence of combined CaO and CaCO3 additions on the microstructure and properties of ZTA
Kumar et al. Thermo-mechanical properties of mullite—zirconia composites derived from reaction sintering of zircon and sillimanite beach sand: Effect of CaO
Sistani et al. Microstructural and diametral tensile strength evaluation of the zirconia-mullite composite
Li et al. Effect of CoO–NiO additives on the microstructure and mechanical properties of microcrystalline corundum abrasives with in-situ formed needle-shaped LaAl11O18
Yahya et al. Cordierite ceramic through glass and ceramic routes from kaolin and talc
Sardjono The characterization of ceramic alumina prepared by using additive glass beads
Volceanov et al. Assessment on mechanical properties controlling of alumina ceramics for harsh service conditions
RU2665734C1 (en) Ceramic material with low temperature of sintering based on zirconium dioxide of tetragonal modification
Ganesh et al. Influence of chemical composition on sintering ability of ZTA ceramics consolidated from freeze dried granules
Abden et al. Microstructure and mechanical properties of ZrO2–40 wt% Al2O3 composite ceramics
LV14556B (en) Oxide ceramics characterized by elevated strength.
Xu et al. In situ synthesis and phase analysis of low density O′-sialon-based multiphase ceramics
RU2675391C1 (en) Ceramic material with low temperature of sintering based on zirconium dioxide of tetragonal modification
Maschio et al. Synthesis, sintering and thermal expansion of porous low expansion ceramics
Yoleva et al. ADDITION ON THERMAL HYSTERESIS OF ALUMINUM TITANATE
Okoubulu et al. Effect of feldspar and silica variation on the properties of dental porcelain