RU2084426C1 - Method of preparing blend for moldings containing silicon carbide - Google Patents
Method of preparing blend for moldings containing silicon carbide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2084426C1 RU2084426C1 RU93009676A RU93009676A RU2084426C1 RU 2084426 C1 RU2084426 C1 RU 2084426C1 RU 93009676 A RU93009676 A RU 93009676A RU 93009676 A RU93009676 A RU 93009676A RU 2084426 C1 RU2084426 C1 RU 2084426C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- silicon carbide
- powder
- silicon
- filler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения керамических изделий, содержащих карбид кремния, методом силицирующего обжига. Подобные изделия находят применение в технике высоких температур в качестве огнеупоров и нагревательных элементов, в машиностроении в узлах трения, в инструментальной практике в качестве связанных абразивов, лезвийного инструмента для скоростной обработки графита и др. [1]
Известны способы получения шихты различных составов для формования изделий, подвергающихся в дальнейшем силицирующему обжигу, т.е. пропитке расплавленным кремнием и дополнительной термообработке, заключающиеся в смешивании необходимых компонентов [2, 3, 4] Во всех случаях в состав шихты включаются: углеродсодержащий компонент -порошок нефтяного кокса [2] графита [3] пироуглерод [4] наполнитель, в качестве которого может использоваться т. н. "первичный" карбид кремния [2] смеси порошков карбидов кремния и бора [3] порошки любых других тугоплавких карбидов или боридов инертных по отношению к расплавленному кремнию и временное связующее или пластификатор. Необходимые количества порошков компонентов смешиваются, и из полученной шихты прессуются заготовки. В ходе нагрева заготовок в инертной среде или вакууме совместно с загрузкой металлического кремния временное связующее выгорает либо карбонизируется при температурах, меньших температуры плавления кремния, после чего углеродсодержащая компонента и остаточный углерод связующего взаимодействуют с расплавом кремния, пропитывающим заготовку, и образуют т. н. "вторичный" карбид кремния, соединяющий между собой частицы наполнителя. Свойства термообработанных изделий зависят, главным образом, от содержания в полученном материале карбидной (с наполнителями) фазы и от ее структуры. Металлический кремний, заполняющий поры изделия, снижает прочность и химическую стойкость материала [2] поэтому его содержание обычно стараются свести к минимуму.The invention relates to the field of producing ceramic products containing silicon carbide by silicon firing. Such products find application in high temperature technology as refractories and heating elements, in mechanical engineering in friction units, in instrumental practice as bonded abrasives, blade tools for high-speed processing of graphite, etc. [1]
Known methods for producing a mixture of various compositions for molding products, which are subsequently subjected to siliconizing firing, i.e. impregnation with molten silicon and additional heat treatment, consisting in mixing the necessary components [2, 3, 4] In all cases, the composition of the charge includes: a carbon-containing component — petroleum coke powder [2] graphite [3] pyrocarbon [4] filler, which can used so-called "primary" silicon carbide [2] a mixture of powders of silicon carbides and boron [3] powders of any other refractory carbides or borides inert with respect to molten silicon and a temporary binder or plasticizer. The required amounts of component powders are mixed, and preforms are pressed from the resulting mixture. During the heating of the preforms in an inert medium or vacuum together with the loading of silicon metal, the temporary binder burns out or carbonizes at temperatures lower than the melting point of silicon, after which the carbon-containing component and the residual carbon of the binder interact with the silicon melt impregnating the preform and form the so-called. "secondary" silicon carbide, interconnecting filler particles. The properties of heat-treated products depend mainly on the content of the carbide (with fillers) phase in the resulting material and on its structure. Silicon metal, filling the pores of the product, reduces the strength and chemical resistance of the material [2], therefore, its content is usually tried to minimize.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения изделий из карбида кремния путем смешивания компонентов шихты, содержащей 20-60 мас. коксующегося связующего, 20-70 мас. активированного угля и 10-60 мас. альфа-карбида кремния, формования и силицирования заготовок [5] Недостаток известного способа состоит в появлении в структуре силицированного материала включений (в виде прослоек) металлического кремния, вызванных применением значительного количества связующего, и неполноте превращения углерода связующего и активированного угля в карбид кремния. Если этот материал подвергнуть отжигу при температуре 1900-2000oC (режим отгонки кремния [2]), то на месте включений обнаруживаются поры. Прочность на изгиб материала, полученного из данной шихты, относительно невысока и не превышает 27,5 кг/мм2.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for producing products from silicon carbide by mixing the components of a mixture containing 20-60 wt. coking binder, 20-70 wt. activated carbon and 10-60 wt. alpha-silicon carbide, molding and silicification of preforms [5] The disadvantage of this method is the appearance in the structure of the siliconized material of inclusions (in the form of interlayers) of metallic silicon caused by the use of a significant amount of a binder, and the incompleteness of conversion of the carbon of the binder and activated carbon into silicon carbide. If this material is annealed at a temperature of 1900-2000 o C (silicon stripping mode [2]), then pores are detected at the site of inclusions. The bending strength of the material obtained from this mixture is relatively low and does not exceed 27.5 kg / mm 2 .
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в улучшении механических характеристик и химической стойкости реакционноспеченных материалов, содержащих карбид кремния, за счет увеличения доли карбидной фазы в составе материала и оптимизации ее структуры. The technical result achieved by the present invention is to improve the mechanical characteristics and chemical resistance of the reaction-sintered materials containing silicon carbide by increasing the proportion of the carbide phase in the composition of the material and optimizing its structure.
Сущность предлагаемого способа состоит в том, что при смешивании порошков углеродсодержащей компоненты, наполнителя и раствора временного связующего в качестве углеродсодержащей компоненты применяют высокопластичный порошок термически расширенного графита (ТРГ) [6] который предварительно модифицируют путем подпрессовки исходного низкоплотного ТРГ в брикеты плотностью ρтрг= 0,25-1,15 г/см3 с последующим перетиранием полученных брикетов вновь в порошок. При изготовлении шихты вводят указанный порошок в количестве x, которое выбирается в зависимости от плотности вещества наполнителя ρн (средневзвешенной, если наполнитель представляет собой смесь из нескольких порошков) и должно быть большим значения Xкрит, определяемого в соответствии с формулой
xrhbn= 100/(2ρн/ρтрг+1), масс %.The essence of the proposed method consists in the fact that when mixing powders of a carbon-containing component, filler and a temporary binder solution, a highly plastic thermally expanded graphite (TEG) powder [6] is used as the carbon-containing component [6], which is pre-modified by pressing the initial low-density TEG into briquettes with density ρ trg = 0 , 25-1.15 g / cm 3 , followed by grinding the resulting briquettes again into powder. In the manufacture of the charge, the indicated powder is introduced in an amount of x, which is selected depending on the density of the filler substance ρ n (weighted average, if the filler is a mixture of several powders) and must be large X crit , determined in accordance with the formula
x rhbn = 100 / (2ρ n / ρ trg +1), mass%.
В качестве временного связующего используются спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы либо раствор полиакрилнитрила в диметилсульфоксиде из расчета 2-5 мас. сухого вещества связующего в шихте. As a temporary binder, an alcohol solution of phenol-formaldehyde resin or a solution of polyacrylonitrile in dimethyl sulfoxide is used at a rate of 2-5 wt. dry matter binder in the mixture.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав шихты отличается от известного применением иного углеродного материала, а именно термически расширенного графита, модифицированного путем подпрессовки/перетирания и заданием его минимального количества в шихте в зависимости от плотности вещества наполнителя. Если наполнителем, как в прототипе, выступает карбид кремния (ρ= 3,2 г/см3), то массовая доля ТРГ в зависимости от его плотности должна быть не меньше 4-14 мас. Модифицирование порошка ТРГ осуществляется брикетированием исходного низкоплотного порошка с последующим перетиранием и рассевом на фракции (эта процедура может производиться и многократно), а выбор значения плотности брикетов в заявляемом диапазоне от 0,25 до 1,15 г/см3 зависит от размера частиц и некоторых физико-химических особенностей порошка-наполнителя. Применение ТРГ (без наполнителя и без подпрессовки/перетирания) в качестве шихты для формования заготовок и последующего силицирования опубликовано авторами настоящей заявки ранее [7] Однако использование для формования исходного низкоплотного порошка ТРГ, хотя и позволяет не пользоваться связующими, приводит к значительной, достигающей 50% неравноплотности формованных заготовок, следствием чего становятся неоднородность, расслоение, низкая механическая прочность силицированных изделий. Таким образом, известное применение ТРГ в составе шихты не обеспечивает силицированным изделиям тех свойств, которые достигаются в заявляемом решении.Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed composition of the charge differs from the known application of a different carbon material, namely thermally expanded graphite, modified by pressing / grinding and setting its minimum amount in the charge depending on the density of the filler substance. If the filler, as in the prototype, is silicon carbide (ρ = 3.2 g / cm 3 ), then the mass fraction of TEG, depending on its density, should be at least 4-14 wt. Modification of the TEG powder is carried out by briquetting the initial low-density powder, followed by grinding and sieving into fractions (this procedure can be carried out repeatedly), and the choice of the density of briquettes in the claimed range from 0.25 to 1.15 g / cm 3 depends on the particle size and some physico-chemical characteristics of the filler powder. The use of TEG (without filler and without pressing / grinding) as a charge for molding preforms and subsequent silicification has been published by the authors of this application earlier [7] However, the use of TGN for molding the initial low-density powder, although it allows not to use binders, leads to a significant, reaching 50 % non-density of the molded blanks, resulting in heterogeneity, delamination, low mechanical strength of siliconized products. Thus, the known use of TWG in the composition of the charge does not provide siliconized products with those properties that are achieved in the claimed solution.
Границы заявляемого диапазона возможной плотности частиц порошка ТРГ, достигаемой путем брикетирования/перетирания и минимального содержания ТРГ в составе шихты, установлены экспериментально и определяются следующими обстоятельствами:
при плотности, меньшей 0,25 г/см3, связь частиц наполнителя друг с другом после обжига определяется не "вторичным" карбидом кремния, а металлическим кремнием, количество которого в изделии оказывается недопустимо высоким;
при плотности ТРГ, большей 1,15, объем образующегося при силицировании "вторичного" карбида кремния превышает объем исходного материала. Это приводит к недопустимой деформации изделий;
если массовая доля ТРГ в шихте будет меньшей величины Xкрит, определяемой формулой xкрит= 100/(2ρн/ρтрг+1), масс %, из условия заполнения порошком ТРГ не менее 35% объема отформованной заготовки, результатом также станут излишне высокое содержание кремния в материале полученного изделия, ухудшение механических свойств и химической стойкости. С реализацией этого условия связано еще одно положительное качество заявляемого состава, а именно снижение усилия прессования и износа дорогостоящих стальных пресс-форм. Верхний предел для величины х ограничивать нецелесообразно, так как в отсутствие наполнителя (это также возможно, см. пример 10) x 100 мас. В то же время в реальной практике работы с составами, содержащими наполнители, инертные по отношению к расплавленному кремнию, x выбирается в пределах 1-2 xкрит, в частности потому, что порошок карбида кремния дешевле ТРГ и увеличивать за счет ТРГ долю "вторичного" карбида кремния в термообработанном материале невыгодно.The boundaries of the proposed range of possible particle density of the TEG powder achieved by briquetting / grinding and the minimum content of TEG in the charge are established experimentally and are determined by the following circumstances:
at a density less than 0.25 g / cm 3 , the bonding of the filler particles to each other after firing is determined not by "secondary" silicon carbide, but by metallic silicon, the amount of which in the product is unacceptably high;
when the density of the TWG is greater than 1.15, the volume of "secondary" silicon carbide formed during the siliconization exceeds the volume of the starting material. This leads to unacceptable deformation of products;
if the mass fraction of TWG in the charge is less than the value of X crit determined by the formula x crit = 100 / (2ρ n / ρ trg +1), mass%, from the condition that the powder is filled with TWG at least 35% of the volume of the molded billet, the result will also be excessively high the silicon content in the material of the obtained product, the deterioration of mechanical properties and chemical resistance. The implementation of this condition is associated with another positive quality of the claimed composition, namely, a reduction in the pressing force and wear of expensive steel molds. The upper limit for the value of x is impractical to limit, since in the absence of filler (this is also possible, see example 10) x 100 wt. At the same time, in real practice, when working with compositions containing fillers inert with respect to molten silicon, x is selected within 1-2 x crit , in particular because silicon carbide powder is cheaper than TEG and to increase the share of “secondary” due to TEG silicon carbide in a heat-treated material is disadvantageous.
В ходе экспериментальной проверки заявляемого способа было подготовлено одиннадцать смесей ингредиентов, охарактеризованных в примерах. Во всех случаях исходный порошок термически расширенного графита с насыпным весом 5-25 г/см3 спрессовывался в брикеты плотностью 0,25-1,15 г/см3, после чего брикеты перетирались и полученный порошок рассеивался на фракции, в некоторых случаях для достижения большей однородности процедура прессования брикетов и их перетирания повторялась до трех раз. Все используемые порошки (ТРГ, наполнителей) предварительно отжигались в вакууме не хуже 10-3 Па при температуре 1500oC в течение 1 часа, смешивались всухую в барабанной мельнице в течение 40 мин, после добавления раствора связующего дополнительно перемешивались 20 мин, высушивались при комнатной температуре. Прессование заготовок выполнялось в закрытых стальных пресс-формах при давлениях 50-150 кг/см2. Силицирующий отжиг производился в печи таммановского типа с трубчатым графитовым нагревателем в атмосфере аргона при температуре 1950±50oC в течение 20 мин.During the experimental verification of the proposed method, eleven mixtures of the ingredients described in the examples were prepared. In all cases, the initial powder of thermally expanded graphite with a bulk density of 5-25 g / cm 3 was pressed into briquettes with a density of 0.25-1.15 g / cm 3 , after which the briquettes were ground and the resulting powder was dispersed into fractions, in some cases, to achieve The process of pressing briquettes and grinding them was repeated up to three times. All used powders (TEG, fillers) were preliminarily annealed in vacuum no worse than 10-3 Pa at a temperature of 1500 o C for 1 hour, were mixed dry in a drum mill for 40 minutes, after adding a binder solution they were additionally mixed for 20 minutes, dried at room temperature temperature. The blanks were pressed in closed steel molds at pressures of 50-150 kg / cm 2 . Silicon annealing was carried out in a Tammanov type furnace with a tubular graphite heater in an argon atmosphere at a temperature of 1950 ± 50 ° C for 20 minutes.
Пример 1 (аналог). Приготовлена смесь состоящая из: карбида кремния 80 мас. нефтяного кокса 20 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 350 кг/см2. Материал после силицирующего отжига содержит: карбид кремния - 82 мас. кремний 15 мас. углерод 3 мас. имеет плотность 2,79 г/см3, пористость 5% и прочность на изгиб 18,5 кг/мм2. Заготовка после отжига сохранила первоначальную форму.Example 1 (analog). A mixture is prepared consisting of: silicon carbide 80 wt. petroleum coke 20 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 350 kg / cm 2 . The material after siliconizing annealing contains: silicon carbide - 82 wt. silicon 15 wt. carbon 3 wt. has a density of 2.79 g / cm 3 , porosity of 5% and a bending strength of 18.5 kg / mm 2 . The billet after annealing retained its original shape.
Пример 2 (прототип). Приготовлена смесь, состоящая из: карбида кремния - 20 мас. активированного угля 40 мас. фенолформальдегидной смолы 40 мас. Удельное давление при прессовании заготовки составило 320 кг/см2. Материал после силицирующего отжига содержит: карбид кремния - 83 мас. кремний 15 мас. углерод 2 мас. имеет плотность 2,85 г/см3, пористость 7% и прочность на изгиб 24,5 кг/мм2. Заготовка после отжига сохранила первоначальную форму.Example 2 (prototype). A mixture was prepared consisting of: silicon carbide - 20 wt. activated carbon 40 wt. phenol-formaldehyde resin 40 wt. The specific pressure during the pressing of the preform was 320 kg / cm 2 . The material after siliconizing annealing contains: silicon carbide - 83 wt. silicon 15 wt. carbon 2 wt. has a density of 2.85 g / cm 3 , porosity of 7% and a bending strength of 24.5 kg / mm 2 . The billet after annealing retained its original shape.
Пример 3. Приготовлена смесь, состоящая из: карбида кремния 88 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,65 г/см3 12 мас. что больше Xкрит 100/(2•3,2/0,65 + 1) 9,2 мас.Example 3. A mixture is prepared consisting of: silicon carbide 88 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.65 g / cm 3 12 wt. which is greater than X crit 100 / (2 • 3.2 / 0.65 + 1) 9.2 wt.
В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 115 кг/см2. Материал недеформированного после силицирующего отжига изделия содержит: карбид кремния -94 мас. кремний 6 мас. углерод менее 0,3 мас. имеет плотность 2,99 г/см3, пористость -4% и прочность на изгиб 38,5 кг/мм2.An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 115 kg / cm 2 . The material undeformed after siliconizing annealing of the product contains: silicon carbide -94 wt. silicon 6 wt. carbon less than 0.3 wt. has a density of 2.99 g / cm 3 , porosity of -4% and a flexural strength of 38.5 kg / mm 2 .
Пример 4. Приготовлена смесь, состоящая из: карбида кремния 84 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 1,20 г/см3 16 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 145 кг/см2. Заготовка после силицирующего отжига сильно деформировалась и не пригодна к какому-либо использованию.Example 4. A mixture was prepared consisting of: silicon carbide 84 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 1.20 g / cm 3 16 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure for pressing the billet was 145 kg / cm 2 . After siliconizing annealing, the workpiece is strongly deformed and is not suitable for any use.
Пример 5. Приготовлена смесь, состоящая из: карбида кремния 96 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,15 г/см3 4 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 85 кг/см2. Заготовка после силицирующего отжига не деформирована, химический состав ее материала: карбид кремния 76 мас. кремний 24 мас. углерод менее 0,3 мас. плотность 2Б59 г/см3, пористость 11% прочность на изгиб 10,5 кг/мм2.Example 5. Prepared a mixture consisting of: silicon carbide 96 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.15 g / cm 3 4 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 85 kg / cm 2 . The blank after siliconizing annealing is not deformed, the chemical composition of its material: silicon carbide 76 wt. silicon 24 wt. carbon less than 0.3 wt. density 2B59 g / cm 3 , porosity 11%, bending strength 10.5 kg / mm 2 .
Пример 6. Приготовлена смесь, состоящая из: карбида кремния 92 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,65 г/см3 8 мас. что меньше Xкрит 9,2 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 185 кг/см2. Заготовка после силицирующего отжига не деформирована, химический состав ее материала: карбид кремния 86 мас. кремний 14 мас. углерод менее 0,3 мас. плотность 1,82 г/см3, пористость 7% прочность на изгиб 10,5 кг/мм2.Example 6. Prepared a mixture consisting of: silicon carbide 92 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.65 g / cm 3 8 wt. which is less than X crit 9.2 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 185 kg / cm 2 . The blank after siliconizing annealing is not deformed, the chemical composition of its material: silicon carbide 86 wt. silicon 14 wt. carbon less than 0.3 wt. density 1.82 g / cm 3 , porosity 7%, bending strength 10.5 kg / mm 2 .
Пример 7. Приготовлена смесь, состоящая из: карбида бора 83 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,60 г/см3 17 мас. что больше X
Пример 8. Приготовлена смесь, состоящая из: порошка графита МПГ-6 63 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,75 г/см3 37 мас. что больше Xкрит 100/(2•1,6/0,75 + 1) 19 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 85 кг/см2. Материал недеформированного после силицирующего отжига изделия содержит: карбид кремния 59 мас. кремний 23 мас. графит 18 мас. имеет прочность 2,22 г/см3, пористость 12% и прочность на изгиб 11 кг/мм2.Example 8. A mixture was prepared consisting of: graphite powder MPG-6 63 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.75 g / cm 3 37 wt. which is greater than X crit 100 / (2 • 1.6 / 0.75 + 1) 19 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 85 kg / cm 2 . The material undeformed after siliconizing annealing of the product contains: silicon carbide 59 wt. silicon 23 wt. graphite 18 wt. has a strength of 2.22 g / cm 3 , porosity of 12% and a bending strength of 11 kg / mm 2 .
Пример 9. Приготовлена смесь состоящая из: деборида титана 93 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,45 г/см3 7 мас. что больше Xкрит 100/(2•4,4/0,45 + 1) 5 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 115 кг/см2. Материал недеформированного после силицирующего отжига изделия содержит: диборид титана 74 мас. карбид кремния 16 мас. кремний 10 мас. углерод менее 0,3 мас. имеет плотность 3,60 г/см3, пористость 5% и прочность на изгиб 42 кг/мм2.Example 9. A mixture is prepared consisting of: titanium deboride 93 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.45 g / cm 3 7 wt. which is greater than X crit 100 / (2 • 4.4 / 0.45 + 1) 5 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 115 kg / cm 2 . The material undeformed after siliconizing annealing of the product contains: titanium diboride 74 wt. silicon carbide 16 wt. silicon 10 wt. carbon less than 0.3 wt. has a density of 3.60 g / cm 3 , porosity of 5% and a flexural strength of 42 kg / mm 2 .
Пример 10. Приготовлена смесь состоящая из: термически расщепленного графита с ρтрг= 0,90 г/см3 62 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,65 г/см3 38 мас. В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 65 кг/см2. Материал недеформированного после силицирующего отжига изделия содержит: карбид кремния 85 мас. кремний 15 мас. углерод менее 0,3 мас. имеет плотность 2,91 г/см3, пористость 4% и прочность на изгиб 27 кг/мм2.Example 10. A mixture was prepared consisting of: thermally split graphite with ρ trg = 0.90 g / cm 3 62 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.65 g / cm 3 38 wt. An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 65 kg / cm 2 . The material undeformed after siliconizing annealing of the product contains: silicon carbide 85 wt. silicon 15 wt. carbon less than 0.3 wt. has a density of 2.91 g / cm 3 , porosity of 4% and a bending strength of 27 kg / mm 2 .
Пример 11. Приготовлена смесь состоящая из: карбида кремния 44 мас. карбида бора 22 мас. порошка графита 22 мас. термически расширенного графита с ρтрг= 0,65 г/см3 12 мас. что больше Xкрит 100/(2•2,4/0,65 + 1) 11,8 мас. Здесь средневзвешенная плотность смеси порошков наполнителей определена с учетом их массовых долей в смеси:
Pн 1/(0,5/3,2 + 0,25/2,5 + 0,25/1,6).Example 11. A mixture is prepared consisting of: silicon carbide 44 wt. boron carbide 22 wt. graphite powder 22 wt. thermally expanded graphite with ρ trg = 0.65 g / cm 3 12 wt. which is greater than X crit 100 / (2 • 2.4 / 0.65 + 1) 11.8 wt. Here, the weighted average density of the mixture of powders of fillers is determined taking into account their mass fractions in the mixture:
P n 1 / (0.5 / 3.2 + 0.25 / 2.5 + 0.25 / 1.6).
В качестве связующего использован спиртовой раствор фенолформальдегидной смолы в количестве 300 мл 25%-ного раствора на 1 кг сухой смеси. Удельное давление при прессовании заготовки составило 115 кг/см2. Материал недеформированного после силицирующего отжига изделия содержит: карбид кремния 69 мас. силикокарбид бора 14 мас. кремний 8 мас. графит 9 мас. имеет плотность 2,67 г/см3, пористость -3% и прочность на изгиб 17 кг/мм2.An alcohol solution of phenol-formaldehyde resin in the amount of 300 ml of a 25% solution per 1 kg of dry mixture was used as a binder. The specific pressure during the pressing of the preform was 115 kg / cm 2 . The material undeformed after siliconizing annealing of the product contains: silicon carbide 69 wt. boron silicocarbide 14 wt. silicon 8 wt. graphite 9 wt. has a density of 2.67 g / cm 3 , porosity of -3% and a bending strength of 17 kg / mm 2 .
Из рассмотренных примеров следует, что способ изготовления шихты, в составе которой имеется необходимое количество порошка термически расширенного графита с частицами определенной плотности, позволяет получать разнообразные материалы на основе карбида кремния с улучшенной структурой и механическими свойствами. Кроме того, имеется дополнительный положительный эффект, связанный с тем, что усилие прессования не превышает 150 кг/см3 и уменьшается износ дорогостоящих стальных пресс-форм.From the examples considered it follows that the method of manufacturing a charge, which contains the required amount of thermally expanded graphite powder with particles of a certain density, allows to obtain a variety of materials based on silicon carbide with improved structure and mechanical properties. In addition, there is an additional positive effect associated with the fact that the pressing force does not exceed 150 kg / cm 3 and the wear of expensive steel molds is reduced.
Claims (1)
где ρн - плотность вещества наполнителя (средняя плотность, если наполнитель представляет собой смесь из нескольких веществ), г/см3;
ρтрг - плотность термически расширенного графита, г/см3.X> 100 / (2 ρ n / ρ trg + 1),
where ρ n is the density of the filler substance (average density, if the filler is a mixture of several substances), g / cm 3 ;
ρ trg is the density of thermally expanded graphite, g / cm 3 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93009676A RU2084426C1 (en) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Method of preparing blend for moldings containing silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93009676A RU2084426C1 (en) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Method of preparing blend for moldings containing silicon carbide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93009676A RU93009676A (en) | 1995-04-20 |
RU2084426C1 true RU2084426C1 (en) | 1997-07-20 |
Family
ID=20137635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93009676A RU2084426C1 (en) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Method of preparing blend for moldings containing silicon carbide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2084426C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514041C2 (en) * | 2012-06-29 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Carbon-containing composition for producing reaction-bonded silicon carbide |
RU2559965C1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-08-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Composition for thin-walled tubular elements and method of producing thin-walled tubular elements |
-
1993
- 1993-02-24 RU RU93009676A patent/RU2084426C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплавкие соединения. - М.: Металлургия, 1976, 560 с. 2. Гнесин Г.Г. Карбидокремниевые материалы. - М.: Металлургия, 1977, 216 . 3. Самсонов Г.В., Портной К.И. Сплавы на основе тугоплавких соединений. - М.: Оборониздат, 1961, 304 с. 4. Гаршин А.П., Карлин В.В., Олейник Г.С. и др. Конструкционные карбидокремниевые материалы. - Л.: Машиностроение, 1975, с.152. 5. Заявка ФРГ N 3108259, кл. C 04 B 35/56, 1982. 6. Юрковский С.М., Смирнова Ю.Ф., Малей Л.С. Структурные особенности расширенного графита. - Химия твердого топлива, 1986, N 1, с. 127 - 131. 7. S.K.Brantov, P.A. Gurjiants, B.M.Epelbaum. Silicon / carbon composite shaped-article production using TSE technique. J. of Cristal Growth, 104 (1990), р. 126 - 129. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514041C2 (en) * | 2012-06-29 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Carbon-containing composition for producing reaction-bonded silicon carbide |
RU2559965C1 (en) * | 2014-05-07 | 2015-08-20 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" | Composition for thin-walled tubular elements and method of producing thin-walled tubular elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4320204A (en) | Sintered high density boron carbide | |
DE68911362T2 (en) | Process for the production of high density carbon and graphite articles. | |
US4670201A (en) | Process for making pitch-free graphitic articles | |
JPH09175865A (en) | Production of alpha-type silicon carbide powder composition and its sintered compact | |
US4374793A (en) | Method of producing dense sintered silicon carbide body from polycarbosilane | |
EP0593474B1 (en) | B4c/al cermets and method for making same | |
WO1993025495A1 (en) | Porous silicon carbide | |
US5164345A (en) | Al2 O3 /B4 C/SiC composite | |
DE68904877T2 (en) | HIGH DENSITY BODY MADE OF PRECERAMIC POLYSILAZANES FILLED WITH SILICON CARBIDE POWDER. | |
EP0071241B1 (en) | Substantially pore-free polycrystalline silicon carbide articles produced by hot isostatic pressing | |
AU689269B2 (en) | Preparation of high density titanium carbide ceramics with preceramic polymer binders | |
AU691626B2 (en) | Preparation of high density zirconium diboride ceramics with preceramic polymer binders | |
RU2084426C1 (en) | Method of preparing blend for moldings containing silicon carbide | |
AU690699B2 (en) | Preparation of high density titanium diboride ceramics with preceramic polymer binders | |
EP0257134A1 (en) | A method for producing high-density sintered silicon carbide articles | |
CA2086858C (en) | Sinterable carbon powder | |
AU689270B2 (en) | Preparation of high density zirconium carbide ceramics with preceramic polymer binders | |
JP2820735B2 (en) | Method for preparing silicon carbide sintered body | |
JPH0132162B2 (en) | ||
EP0322007A1 (en) | Method for producing ceramic components | |
EP0136151A1 (en) | Graphitic articles and their production | |
JP3404498B2 (en) | Method for producing short fiber reinforced C / C composite | |
JPS6127352B2 (en) | ||
DE4013025C2 (en) | Manufacture of boron nitride moldings | |
RU2134656C1 (en) | Composition and method for preparing charge for production of carbon material |