RU2110500C1

RU2110500C1 - Feedstock for manufacturing ceramic articles

Info

Publication number: RU2110500C1
Application number: RU94006809/03A
Authority: RU
Inventors: Т.И. Самохвалова; Г.П. Зайцев; В.С. Нешпор; Э.Я. Довгаль; В.П. Голубев; О.Б. Дашевска; О.Б. Дашевская
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Абразивный завод "Ильич"
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1998-05-10

Abstract

FIELD: production of special technical ceramics used for manufacturing high-strength light-weight armour. SUBSTANCE: feedstock has the following composition, mas. %: alumina, 68-88; titanium dioxide, 1-1.8; calcium carbonate based on weight of CaO, 0.2-1. In addition, feedstock comprises binder К5ПГ or К43ПГ in the amount of 10-30 mas.%. These components are mixed by dry method in conventional-type mixers. Articles from this feedstock are produced by semidry pressing or slip casting, followed by roasting them at 1200-1350 C in oxidizing atmosphere. EFFECT: higher efficiency. 3 tbl

Description

Изобретение относится к производству специальной технической керамики и может быть использовано для изготовления прочной облегченной брони. The invention relates to the production of special technical ceramics and can be used to make durable lightweight armor.

Известна шихта для изготовления керамического материала, содержащая глинозем, фтористый кальций, тальк, углекислый марганец (ГДР, патент 107010) при следующем соотношении компонентов, мас. %: глинозем 89-95; фтористый кальций 0,5-2,0; тальк 4,0-8,0; углекислый марганец 0,5-1,0. Керамика, изготовленная из этой шихты и спеченная при температуре спекания 1500-1540^oC, имеет кажущуюся плотность 3,63-3,67 г/см³, прочность на изгиб - 210-240 мПа. Недостатком такой керамики является высокая температура спекания и относительно высокая удельная масса спеченных компактных пластин, что приводит к высокому весу бронеконструкций.A known mixture for the manufacture of ceramic material containing alumina, calcium fluoride, talc, manganese carbonate (GDR, patent 107010) in the following ratio, wt. %: alumina 89-95; calcium fluoride 0.5-2.0; talc 4.0-8.0; manganese carbonate 0.5-1.0. Ceramics made from this mixture and sintered at a sintering temperature of 1500-1540 ^o C, has an apparent density of 3.63-3.67 g / cm ³ , bending strength - 210-240 MPa. The disadvantage of such ceramics is the high sintering temperature and the relatively high specific gravity of the sintered compact plates, which leads to a high weight of the armored structures.

Известна шихта для изготовления керамических изделий (СССР, авт. св. 1219569), содержащая глинозем, глину, доломит, диоксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинозем 70-77; глина 9-16; доломит 3-5; диоксид титана 6-12. Керамический материал, изготовленный из этой шихты, спеченный при 1380^oC, имеет плотность 3,0-3,19 г/см³, прочность на изгиб - 54,6-57 мПа. Недостатком этого материала является его невысокая прочность.A known mixture for the manufacture of ceramic products (USSR, auth. St. 1219569), containing alumina, clay, dolomite, titanium dioxide in the following ratio of components, wt.%: Alumina 70-77; clay 9-16; dolomite 3-5; titanium dioxide 6-12. Ceramic material made from this mixture, sintered at 1380 ^o C, has a density of 3.0-3.19 g / cm ³ , the bending strength of 54.6-57 MPa. The disadvantage of this material is its low strength.

Известна шихта для изготовления керамических изделий (ГДР, патент 242221), выбранная авторами в качестве прототипа, как наиболее близкая по технической сущности, содержащая 0,5-5,0 мас.% добавки эвтектического состава системы оксида кальция и диоксида титана, т.е. соотношение CaO/TiO₂ = 3,58-4,41, остальное - оксид алюминия. Керамический материал, изготовленный из этой шихты, обладает высокой прочностью 300 мПа. Недостатком этого материала является высокая удельная масса 3,82-3,87 г/см² и относительно высокая температура спекания 1400-1500^oC.A known mixture for the manufacture of ceramic products (GDR, patent 242221), selected by the authors as a prototype, is the closest in technical essence, containing 0.5-5.0 wt.% Additives of the eutectic composition of the system of calcium oxide and titanium dioxide, i.e. . the ratio of CaO / TiO ₂ = 3,58-4,41, the rest is aluminum oxide. Ceramic material made from this mixture has a high strength of 300 MPa. The disadvantage of this material is the high specific gravity of 3.82-3.87 g / cm ² and the relatively high sintering temperature of 1400-1500 ^o C.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: понижение удельной массы до величин, не превышающих 3,4 г/см³, понижение температуры спекания до температуры не более 1350^oC, обеспечивая при этом получение беспористого (открытая пористость не более 0,05%) материала прочностью не менее 180 мПа.The aim of this invention is to remedy these disadvantages, namely: lowering the specific gravity to values not exceeding 3.4 g / cm ³ , lowering the sintering temperature to a temperature of not more than 1350 ^o C, while ensuring the production of non-porous (open porosity not more than 0, 05%) of the material with a strength of at least 180 MPa.

Цель достигается путем ввода в шихту, включающую глинозем, диоксид титана, углекислый кальций, дополнительно керамической связки К5ПГ или К43ПГ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинозем марки ГН - 68-88
Титана диоксид - 1-1,8
Кальций углекислый в пересечена на CaO - 0,2-1
Связка К5ПГ или К43Пг - 10-30.The goal is achieved by introducing into the mixture, including alumina, titanium dioxide, calcium carbonate, additional ceramic binder K5PG or K43PG in the following ratio of components, wt.%:
Alumina grade GN - 68-88
Titanium Dioxide - 1-1.8
Calcium carbonate in crossed on CaO - 0.2-1
A bunch of K5PG or K43Pg - 10-30.

Составы связок приведены в табл. 1
Приведенные связки применяются в абразивной промышленности.The compositions of the ligaments are given in table. 1
These ligaments are used in the abrasive industry.

Использование керамической связки как компонента шихты для изготовления керамических изделий неизвестно. Керамические связки имеют коэффициент термического расширения, близкий по своему значению к термическому коэффициенту корунда, что исключает появление термических трещин в материале при большом содержании в нем этой связки. The use of ceramic binder as a component of the mixture for the manufacture of ceramic products is unknown. Ceramic ligaments have a coefficient of thermal expansion that is close in value to the thermal coefficient of corundum, which eliminates the appearance of thermal cracks in the material with a high content of this binder.

Нижний концентрационный предел керамической связки выбран с точки зрения получения керамики с удельной массой не более 3,4 г/см³, так как уменьшение содержания связки повышает кажущуюся плотность спеченной керамики, а верхний, с точки зрения получения прочности керамики, не менее 180 мПа, так как дальнейшее увеличение концентрации связки приводит к снижению прочностных характеристик.The lower concentration limit of the ceramic binder is selected from the point of view of obtaining ceramics with a specific gravity of not more than 3.4 g / cm ³ , since a decrease in the content of the binder increases the apparent density of sintered ceramics, and the upper, from the point of view of obtaining ceramic strength, not less than 180 MPa, since a further increase in the concentration of the ligament leads to a decrease in strength characteristics.

Шихту готовят путем смешивания компонентов сухим способом в смесителях известного типа. Изделия из шихты получают методами полусухого прессования или шликерного литья с последующим обжигом при 1200-1350^oC в окислительной среде. При этом получаемый из этой шихты керамический материал имеет плотность 3,0-3,4 г/см³, прочность на изгиб - 180-230 мПа. Составы предлагаемых шихт приведены в табл. 2.The mixture is prepared by mixing the components in a dry manner in mixers of a known type. Products from the mixture obtained by semi-dry pressing or slip casting, followed by firing at 1200-1350 ^o C in an oxidizing environment. In this case, the ceramic material obtained from this charge has a density of 3.0-3.4 g / cm ³ , bending strength is 180-230 MPa. The compositions of the proposed blends are given in table. 2.

Физико-химические показатели керамических материалов, полученных из предлагаемых шихт, приведены в табл. 3. Physico-chemical characteristics of ceramic materials obtained from the proposed blends are given in table. 3.

Применение керамического материала, приготовленного из предлагаемых шихт, при изготовлении керамических вкладышей в защитных конструкциях, позволяет при сохранении защитной способности конструкций уменьшить их вес на 20-30%. The use of ceramic material prepared from the proposed blends in the manufacture of ceramic inserts in protective structures, while maintaining the protective ability of structures to reduce their weight by 20-30%.

Claims

The mixture for the manufacture of ceramic products, including alumina, titanium dioxide, calcium carbonate, characterized in that it additionally contains a ceramic binder K5PG or K43PG in the following ratio of components, wt.%:
Alumina - 68 - 88
Titanium Dioxide - 1.0 - 1.8
Calcium carbonate in terms of CaO - 0.2 - 1.0
Ceramic bond K5PG or K43PG (TU 2-036-984-86) - 10 - 30m