RU2101262C1 - Вязкий керамический материал - Google Patents
Вязкий керамический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101262C1 RU2101262C1 RU96103195/03A RU96103195A RU2101262C1 RU 2101262 C1 RU2101262 C1 RU 2101262C1 RU 96103195/03 A RU96103195/03 A RU 96103195/03A RU 96103195 A RU96103195 A RU 96103195A RU 2101262 C1 RU2101262 C1 RU 2101262C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbide
- ceramic material
- titanium
- heat resistance
- utilized
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Использование: неорганические материалы и может быть использовано в огнеупорной промышленности, металлургии, двигателестроении, энергетике, в частности, для изделий, работающих при высоких температурах и нагрузках на воздухе или в контакте с агрессивными средами, а также при ударных нагрузках. Например, этот керамический материал можно использовать для изготовления изделий типа различного вида и назначения сопел, турбинных колес и лопаток, раструбов, жаровых труб и т.д. Кроме того, предлагаемый керамический материал можно использовать в качестве брони, например, для применения в различных бронежилетах, а также для защиты автомобилей, специальных машин, различной бронетехники, вертолетов, самолетов и т.д. Сущность: технический результат изобретения состоит в повышении трещиностойкости (вязкости разрушения), прочности и термостойкости при сохранении высокой твердости и жаростойкости. Это достигается тем, что известный керамический материал, содержащий карбид бора, карбид кремния, карбид титана и диборид титана дополнительно содержит углеволокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбид бора 60-78, карбид кремния 7-22, карбид титана 3-11, диборид титана 3-15, углеволокно 0,3-15. 1 табл.
Description
Изобретение относится к неорганическим материалам и может быть использовано в огнеупорной промышленности, металлургии, двигателестроении, энергетике, в частности, для изделий, работающих при высоких температурах и нагрузках на воздухе или в контакте с агрессивными средами, а также при ударных нагрузках.
Например, этот керамический материал можно использовать для изготовления изделий типа различного вида и назначения сопел, турбинных колес и лопаток, раструбов, жаровых труб и т.д.
Кроме того, предлагаемый керамический материал можно использовать в качестве брони, например, для применения в различных бронежилетах, а также для защиты автомобилей, специальных машин, различной бронетехники, вертолетов, самолетов и т.д.
Известен керамический материал (патент США N 4678759, кл. C 04 B 35/56, 1987), содержащий карбид бора, карбид кремния, диборид циркония и нитрид алюминия.
Недостатками этого материала являются относительно низкие трещинностойкость, прочность и усложненная технология его изготовления.
Известен также керамический материал (патент РФ N 1815258, кл. C 04 B 35/56, 1993), содержащий карбид бора, карбид кремния карбид титана и оксид иттрия. За прототип принят материал по заявке Японии N 62-153166, C 04 B 35/56,87 содержащий B4C, SiC, TiC и TiB2.
Недостатками этого материала являются относительно низкие прочность и трещинностойкость (вязкость разрушения).
Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении трещинностойкости (вязкости разрушения), прочности и термостойкости при сохранении высокой твердости и жаростойкости.
Это достигается тем, что известный керамический материал, содержащий карбид бора, карбид титана, дополнительно содержит диборид титана и углеволокно при следующем соотношении компонентов, мас.
Карбид бора 60-78
Карбид кремния 7-22
Карбид титана 3-11
Диборид титана 3-15
Углеволокно 0,3-15
Оптимальная добавка карбида бора находится в пределах 60-78% При введении карбида бора в состав керамики меньше 60% заметно ухудшаются прочность и твердость, а при увеличении карбида бора свыше 78% ухудшаются трещинностойкость и термостойкость керамики.
Карбид кремния 7-22
Карбид титана 3-11
Диборид титана 3-15
Углеволокно 0,3-15
Оптимальная добавка карбида бора находится в пределах 60-78% При введении карбида бора в состав керамики меньше 60% заметно ухудшаются прочность и твердость, а при увеличении карбида бора свыше 78% ухудшаются трещинностойкость и термостойкость керамики.
Оптимальная добавка карбида кремния находится в пределах 7-22% При введении карбида кремния в состав керамики меньше 7% ухудшается термостойкость керамики, а при введении более 22% заметно снижается трещинностойкость керамического материала.
Введение в состав керамики 3-11% карбида титана улучшают ее термостойкость и жаропрочность.
Оптимальная добавка диборида титана находится в пределах 3-15% При введении диборида титана в состав керамики меньше 3% ухудшаются ее термостойкость и трещинностойкость, а при увеличении диборида титана свыше 15% ухудшается ее жаростойкость.
Введение в состав керамики 0,3-15% углеволокна улучшает ее трещинностойкость и термостойкость, при этом увеличение углеволокна в составе керамики свыше 15% приводит к заметному снижению ее твердости.
Таким образом, данный состав компонентов придает керамическому материалу новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".
Предлагаемый вязкий керамический материал получают следующим образом. После смешивания порошковых компонентов, взятых в необходимых соотношениях и требуемой гранулометрии, и получения их равномерного распределения в объеме шихты в шихту добавляют, например, нарезанные длиной 5-10 мм углеволокна в необходимом количестве, равномерно распределяют их в объеме полученной шихты, после чего проводят прессование керамических заготовок и их термообработку. При использовании вместо отдельных волокон углеткани различного типа керамические заготовки получают послойным распределением слоев углеткани в порошковой шихте с последующим прессованием и термообработкой при следующих, например, режимах: температура горячего прессования 2100-2250oC, давление прессования 2,5-3,3 кг/мм2, время выдержки после прекращения усадки 1-15 мин.
Допускается возможность использования других волокон, например, волокон карбида бора или карбида кремния.
Пример (таблица, пример 10). Берут 100 г порошка карбида бора (67,6 мас. со средним размером частиц 3-7 мкм, 20 г порошка карбида кремния (13,5 мас.) со средним размером частиц 5-7 мкм, 8 г порошка карбида титана (5,5 мас.) со средним размером частиц 5-10 мкм, 10 г порошка диборида титана (6,7 мас.) со средним размером частиц 5-7 мкм, смешивают эти компоненты до равномерного их распределения в шихте, затем добавляют 10 г углеволокон диаметром ≈10 мкм (6,7 мас.), которые также равномерно распределяют в объеме шихты, после чего формуют керамические заготовки и проводят их термообработку.
Другие примеры получения керамического материала приведены в таблице с указанием состава и свойств полученного материала.
Из полученного таким способом керамического материала были изготовлены образцы для испытаний на прочность (четырехточечный изгиб), трещинностойкость (вязкость разрушения) и термостойкость, а также твердость и жаростойкость.
При испытаниях на изгиб использовались образцы размерами 4х4х25 мм, которые устанавливались в приспособление для четырехточечного изгиба и нагружались в испытательной машине "Instron", при этом фиксировалась разрушающая нагрузка, а затем вычислялось значение прочности на изгиб.
Трещинностойкость (вязкость разрушения, K1c) определялась на образцах размерами также 4х4х25 мм с прорезью глубиной 1 мм и шириной 0,2 мм на одной из граней в центре образца.
Термостойкость определялась на цилиндрических образцах диаметром и длиной 10 мм. Определялось число термоциклов до разрушения по режиму 1250oC - вода.
Твердость (микротвердость) определялась на образцах, аналогичных образцам, которые использовались для определения прочности на изгиб с дополнительной полировкой поверхности.
Жаростойкость керамики определялась на аналогичных образцах. Определялось изменение массы образцов при окислении их на воздухе в печи при температуре 1200oC в течение 10 ч.
Для всех видов испытаний на каждый состав испытывались 3-5 образцов.
Из приведенных данных (см. таблицу) видно, что по сравнению с прототипом (он же базовый объект) трещинностойкость керамики увеличивалась более чем в 2 раза, прочность в 1,6 раза, термостойкость в ≈ 1,2 раза.
Применение вязкого керамического материала, предложенного в заявке, позволит значительно расширить области использования керамики в промышленности, особенно для изделий, работающих при высоких температурах, а также при различного типа ударных нагружениях.
Claims (1)
- Вязкий керамический материал, содержащий карбид бора, карбид кремния, карбид титана и диборид титана, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углеволокно при следующем соотношении компонентов, мас.Карбид бора 60 78
Карбид кремния 5 22
Карбид титана 3 11
Диборид титана 3 15
Углеволокно 0,3 15,00
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96103195/03A RU2101262C1 (ru) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Вязкий керамический материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96103195/03A RU2101262C1 (ru) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Вязкий керамический материал |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2101262C1 true RU2101262C1 (ru) | 1998-01-10 |
| RU96103195A RU96103195A (ru) | 1998-01-27 |
Family
ID=20177098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96103195/03A RU2101262C1 (ru) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Вязкий керамический материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2101262C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100337982C (zh) * | 2005-11-18 | 2007-09-19 | 东北大学 | 一种碳/陶防热复合材料及其制备方法 |
| CN112430113A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-03-02 | 泰州华航精密铸造有限公司 | 一种新型反应烧结SiC陶瓷材料及其制备方法 |
-
1996
- 1996-02-21 RU RU96103195/03A patent/RU2101262C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100337982C (zh) * | 2005-11-18 | 2007-09-19 | 东北大学 | 一种碳/陶防热复合材料及其制备方法 |
| CN112430113A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-03-02 | 泰州华航精密铸造有限公司 | 一种新型反应烧结SiC陶瓷材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5952100A (en) | Silicon-doped boron nitride coated fibers in silicon melt infiltrated composites | |
| Kim et al. | Fabrication of oxidation-resistant carbon fiber/boron nitride matrix composites | |
| US20040097360A1 (en) | Fiber-reinforced composite ceramic, fabrication method and lining material, armor, reflective surface and component having the composite ceramic | |
| US4067742A (en) | Thermal shock and erosion resistant tantalum carbide ceramic material | |
| US5573985A (en) | Ceramic matrix composites using strengthening agents of silicon borides of the form Si-B-C | |
| CN104602371B (zh) | 复合碳化硅电热元件及其生产方法 | |
| EP1059274B1 (en) | Silicon-doped boron nitride coated fibers in silicon melt infiltrated composites | |
| RU2082694C1 (ru) | Способ получения защитных покрытий на материалах и изделиях с углеродсодержащей основой | |
| Peters et al. | Mechanical characterisation of mullite-based ceramic matrix composites at test temperatures up to 1200° C | |
| RU2101262C1 (ru) | Вязкий керамический материал | |
| Monteverde et al. | Thermally stimulated self-healing capabilities of ZrB2-SiC ceramics | |
| US5645219A (en) | Addition-polymerization resin systems for fiber-reinforced nozzle ablative components | |
| Vega Bolivar et al. | Oxidation resistance of multilayer SiC for space vehicle thermal protection systems | |
| US5554328A (en) | Method of making heat and impact resistant composite ceramic material | |
| Cinibulk et al. | Constituent Development for Higher-Temperature Capable Ceramic Matrix Composites | |
| JP2000247745A (ja) | セラミックス基繊維複合材料、その製造方法およびガスタービン部品 | |
| Cazzato et al. | Monazite interface coatings in polymer and sol‐gel derived ceramic matrix composites | |
| CA2052329A1 (en) | Silicon nitride reinforced with molybdenum disilicide | |
| Li et al. | Strengthening of porous Al2O3 ceramics through nanoparticle addition | |
| Yang et al. | The Degradation Behavior of SiC f/SiO 2 Composites in High-Temperature Environment | |
| US5616527A (en) | Composite ceramic | |
| Licciulli et al. | Influence of zirconia interfacial coating on alumina fiber‐reinforced alumina matrix composites | |
| Hebsur | Pest resistant and low CTE MoSi2-matrix for high temperature structural applications | |
| RU2078849C1 (ru) | Порошковая шихта и способ получения из нее защитного металлокерамического покрытия на изделиях из дисперсионно-твердеющих никелевых сплавов | |
| Park et al. | Microstructure and thermal shock resistance of Al2O3 fiber/ZrO2 and SiC fiber/ZrO2 composites fabricated by hot pressing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL 31-2004 SHOULD BE CANCELED |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110222 |