RU2096384C1 - Керамический материал - Google Patents
Керамический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096384C1 RU2096384C1 RU96105200A RU96105200A RU2096384C1 RU 2096384 C1 RU2096384 C1 RU 2096384C1 RU 96105200 A RU96105200 A RU 96105200A RU 96105200 A RU96105200 A RU 96105200A RU 2096384 C1 RU2096384 C1 RU 2096384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- ceramic material
- iii
- yttrium
- prototype
- Prior art date
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- GRTBAGCGDOYUBE-UHFFFAOYSA-N yttrium(3+) Chemical compound [Y+3] GRTBAGCGDOYUBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 9
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 7
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в конструкциях, требующих высокой механической прочности, в частности в бронезащитных конструкциях. Керамический материал включает следующие оксиды, в мас.%: оксид алюминия 95,025; оксид кремния 1,25; оксид кальция 0,005; оксид железа 0,04; оксид магния 0,63; оксид титана 2,0; оксид иттрия 1,0; оксид натрия 0,05. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в конструкциях, требующих высокой механической прочности, в частности в бронезащитных конструкциях.
Известны корундовые керамические материалы, обладающие высокой механической прочностью [1]
В корундовой керамике сочетается целый ряд ценных свойств, благодаря чему она нашла широкое применение в самых различных областях механики. Корундовая керамика обладает высокими прочностными и диэлектрическими свойствами и высокой химической стойкостью.
В корундовой керамике сочетается целый ряд ценных свойств, благодаря чему она нашла широкое применение в самых различных областях механики. Корундовая керамика обладает высокими прочностными и диэлектрическими свойствами и высокой химической стойкостью.
Однако процесс получения такой керамики трудоемок и сложен, в частности необходимо производить спекание при высокой температуре 1800oC. Введение добавок и примесей в исходные материалы обуславливает крупнокристаллическую структуру, вследствие чего снижаются прочностные свойства керамики.
Известна шихта для изготовления огнеприпаса, включающая карбид кремния, карбидкремниевый бой, глину огнеупорную, каолин, электрокорунд и добавку, включающую углекислый натрия и попутный продукт производства капролактама и антиоксиданта [2]
Недостатком шихты является невысокая механическая прочность.
Недостатком шихты является невысокая механическая прочность.
Наиболее близким к предлагаемому является корундовый керамический материал с пониженной температурой спекания [3]
Корундовый керамический материал, взятый за прототип, имеет следующий состав:
Оксид алюминия 94,02%
Оксид кремния (IV) 2,22%
Оксид кальция 0,01%
Оксид железа (III) 0,06%
Оксид магния (II) 1,14%
Оксид титана (IV) 2,5%
Оксид натрия 0,05%
Оксид кальция и оксид железа (III) присутствуют в качестве примесей в составе исходных компонентов.
Корундовый керамический материал, взятый за прототип, имеет следующий состав:
Оксид алюминия 94,02%
Оксид кремния (IV) 2,22%
Оксид кальция 0,01%
Оксид железа (III) 0,06%
Оксид магния (II) 1,14%
Оксид титана (IV) 2,5%
Оксид натрия 0,05%
Оксид кальция и оксид железа (III) присутствуют в качестве примесей в составе исходных компонентов.
Керамический материал, взятый за прототип, обладает следующими преимуществами: снижена температура спекания за счет добавок оксида титана (IV) и оксида магния (II), материал имеет высокие технико-экономические параметры. Данный материал используется для изготовления оснований резисторов.
Недостатком материала является невысокая кажущаяся плотность (ρ 3,67 г/см3), которая в совокупности со значением, определяемым пределом прочности при статическим изгибе (tизг) в определенных условиях не обеспечивает достаточной механической прочности, позволяющей использовать данный материал, в частности, в бронезащитных конструкциях. В условиях жесткого точечного удара и концентрации нагрузки происходит разрушение элементов, изготовленных из керамического материала. Степень разрушения зависит, в первую очередь, от свойств самого материала: температуры спекания, кажущейся плотности, среды спекания, предела прочности при статическом изгибе.
Заявляемое изобретение направлено на улучшение прочностных характеристик материала за счет повышения кажущейся плотности и механической прочности с целью использования его в бронезащитных конструкциях.
Для достижения поставленной цели керамический материал на основе оксида алюминия, содержащий в качестве минерализующихся добавок оксид магния (II), оксид кремния ((IV), оксид титана (IV) и примеси оксида кальция (II), оксида железа (III), оксида натрия, находящихся в исходных компонентах, дополнительно содержит оксид иттрия (III) при следующем соотношении компонентов, вес.
Оксид алюминия 95,025
Оксид кремния (IV) 1,25
Оксид кальция 0,005
Оксид железа (III) 0,04
Оксид магния (II) 0,63
Оксид титана (IV) 2,0
Оксид иттрия (III) 1,0
Оксид натрия 0,05
Керамический материал получали следующим образом.
Оксид кремния (IV) 1,25
Оксид кальция 0,005
Оксид железа (III) 0,04
Оксид магния (II) 0,63
Оксид титана (IV) 2,0
Оксид иттрия (III) 1,0
Оксид натрия 0,05
Керамический материал получали следующим образом.
Исходными материалами явился глинозем марки ГОО, ГК, ГН ГОСТ 6912.1-93, оксид титана (IV) ТУ 6-10-727-87, тальк кусковой Онотского месторождения ТУ 21-25-207-86, в состав которого входят оксид магния (II), оксид кремния (IV) и примеси оксида кальция (II), оксида железа (III), оксида натрия, находящиеся в исходных компонентах.
Тальк предварительно сортировали, дробили и обжигали при t 1170oC. Все материалы диспергировали отдельно в разных мельницах до удельной поверхности не менее 10000 см2/г. Производили смешивание мокрым помолом в шаровой мельнице МШ-60 с использованием дистиллированной воды. Приготовленный шликер обезвоживали, высушивали, просеивали, прокаливали при t 900oC, опять просеивали, отмагничивали и из полученной шихты приготовляли пресс-порошок, из которого прессовали заготовки двусторонним прессованием на гидравлических прессах. Поставленная задача получение керамического материала с высокой кажущейся плотностью и механической прочностью достигалась получением заготовок из материала с мелкозернистой структурой, так как крупнокристаллическая структура связана с понижением прочностных свойств.
Как и в прототипе, в предлагаемом материале оксид алюминия и минерализующие добавки вводили в сочетании с тальком и оксидом титана, но при этом диспергирование всех компонентов в отдельности производили до удельной поверхности не менее 10000 см2/г, это позволило эффективно производить смешение исходных компонентов и создать благоприятные условия для спекания. В результате был получен материал с равномерным распределением плотности по всему объему заготовки материала.
Предварительный обжиг талька при t 1170oC, меньшей по сравнению с прототипом, способствовал повышению реакционной способности компонентов, входящих в тальк, обеспечивая оптимальные условия спекания заготовок материала и, в конечном итоге, получения мелкокристаллической структуры. Химизм процесса заключался в том, что у талька наибольшая влагоотдача при обжиге наиболее интенсивно происходит в интервале температур 900-1100oC.
Кроме того, снижение температуры термообработки талька повысило эффективность диспергирования, что привело к уменьшению времени помола.
По сравнению с прототипом содержание оксида магния (II) в предлагаемом керамическом материале снижено в 1,8 раза до 0,63% Этого достаточно для образования на поверхности частиц оксида алюминия шпинели, которая тормозит рост кристаллов в период уплотнения материала при обжиге.
Снижение содержания оксида магния, который обладает способностью интенсивно задерживать рост кристаллов, до 0,63% не оказывает отрицательного влияния на механическую прочность материала.
Оксид титана (IV) снижал температуру спекания, одновременно способствовал интенсивному росту кристаллов. По сравнению с прототипом его содержание снижено до 2,0% при этом температура спекания не повысилась и улучшились условия образования мелкокристаллической структуры.
В предлагаемом материале в отличие от прототипа введена добавка оксида иттрия (III) 1,0%
Введение этой добавки позволило вызвать сокращение роста кристаллов, уменьшение внутрикристаллической пористости и, как следствие, повышение кажущейся плотности и механической прочности материала.
Введение этой добавки позволило вызвать сокращение роста кристаллов, уменьшение внутрикристаллической пористости и, как следствие, повышение кажущейся плотности и механической прочности материала.
Оксид иттрия переходит в стеклофазу, стабилизируя процесс спекания, позволяет сохранять мелкозернистую структуру, повышая плотность и механическую прочность образцов за счет уменьшения количества пор и микротрещин.
Таким образом, совокупность описанных факторов вызывает направленную кристаллизацию материала, в частности задержку роста кристаллов, уменьшение количества пор и микротрещин.
Предлагаемый керамический материал в отличие от прототипа имеет новое соотношение компонентов и добавку оксида иттрия (III). Полученный керамический материал имеет характеристики, представленные в таблице.
Как видно из таблицы, у предлагаемого материала кажущаяся плотность выше, чем у прототипа, а предел прочности на уровне с прототипом.
Керамический материал обладает высокими прочностными характеристиками (кажущаяся плотность и предел прочности при статическом изгибе), что позволило использовать его для изготовления элементов для бронезащитных конструкций, в частности бронежилетов.
Результаты испытаний броневых блоков из предлагаемого керамического материала положительны, обеспечивают защиту от пуль Б-32 и ЛПС ОБ/ССТ патрона 7,62 х 54 для винтовки СВД. Живучесть броневых пластин 6-8 выстрелов.
Claims (1)
- Керамический материал на основе оксида алюминия, содержащий в качестве минерализирующих добавок оксид титана (IV), оксид кремния (IV), оксид магния (II) и примеси оксида кальция, оксида железа, оксида натрия, отличающийся тем, что в него дополнительно введена добавка оксида иттрия (III) при следующем соотношении компонентов:
Оксид алюминия 95,025
Оксид кремния (IV) 1,25
Оксид кальция 0,005
Оксид железа (III) 0,04
Оксид магния (II) 0,63
Оксид титана (IV) 2
Оксид иттрия (III) 1
Оксид натрия 0,05о
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96105200A RU2096384C1 (ru) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Керамический материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96105200A RU2096384C1 (ru) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Керамический материал |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2096384C1 true RU2096384C1 (ru) | 1997-11-20 |
| RU96105200A RU96105200A (ru) | 1998-01-10 |
Family
ID=20178184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96105200A RU2096384C1 (ru) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | Керамический материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2096384C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501768C1 (ru) * | 2012-07-12 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛОКС" | Шихта для изготовления алюмооксидной керамики |
| RU2534864C2 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-12-10 | Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества | Шихта на основе оксида алюминия и способ получения прочной керамики |
-
1996
- 1996-03-19 RU RU96105200A patent/RU2096384C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Балкевич В.Л. Техническая керамика. - М.: Стройиздат, 1968, с. 84. 2. Авторское свидетельство СССР, 996394, кл. C 04 B 35/56, 1983. 3. Ложников В.Б. и др. Корундовый керамический материал с пониженной температурой спекания. Стекло и керамика. 1992, N 2, с. 25. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501768C1 (ru) * | 2012-07-12 | 2013-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛОКС" | Шихта для изготовления алюмооксидной керамики |
| RU2534864C2 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-12-10 | Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества | Шихта на основе оксида алюминия и способ получения прочной керамики |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5514631A (en) | Alumina sol-gel fiber | |
| US5395407A (en) | Abrasive material and method | |
| US3758318A (en) | Production of mullite refractory | |
| US3247000A (en) | Refractory bodies and method of making same | |
| RU2096384C1 (ru) | Керамический материал | |
| EP2864731A1 (en) | Ceramic compositions comprising alumina | |
| US3929498A (en) | Sintered zirconia bodies | |
| US3773532A (en) | Mullite-chrome refractory | |
| SU826952A3 (ru) | Способ изготовления керамических плиток 1 | |
| RU2534864C2 (ru) | Шихта на основе оксида алюминия и способ получения прочной керамики | |
| JP3389642B2 (ja) | 低ソーダアルミナの製造方法 | |
| RU2129999C1 (ru) | Способ получения керамического материала | |
| RU2739391C1 (ru) | Способ получения изделий из корундовой бронекерамики | |
| RU2052419C1 (ru) | Способ изготовления кирпича и керамического камня | |
| JPH06321534A (ja) | 微結晶アルミナ研磨材粒子の製造方法 | |
| US4126478A (en) | Production of periclase grain | |
| SU1028636A1 (ru) | Керамическа масса | |
| RU2064466C1 (ru) | Сырьевая смесь для изготовления огнеупорных материалов | |
| RU2074132C1 (ru) | Вяжущее и способ получения вяжущего | |
| RU2742166C1 (ru) | Способ получения керамического кирпича | |
| RU2155173C2 (ru) | Шихта для получения водоустойчивого известкового клинкера | |
| RU2110500C1 (ru) | Шихта для изготовления керамических изделий | |
| RU2802361C1 (ru) | Способ изготовления фарфоровых изделий с применением отработанного катализатора крекинга | |
| RU2818395C1 (ru) | Состав шихты для получения кордиеритовой керамики | |
| RU2214379C1 (ru) | Способ получения огнеупорной массы (варианты) |