RU2422405C1 - Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture - Google Patents
Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422405C1 RU2422405C1 RU2009146741/03A RU2009146741A RU2422405C1 RU 2422405 C1 RU2422405 C1 RU 2422405C1 RU 2009146741/03 A RU2009146741/03 A RU 2009146741/03A RU 2009146741 A RU2009146741 A RU 2009146741A RU 2422405 C1 RU2422405 C1 RU 2422405C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- refractory
- ceramics
- titanate
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к способам получения огнеупорных материалов на основе титаната алюминия, и может найти применение в производстве высокопрочной огнеупорной керамики, обладающей низким термическим коэффициентом линейного расширения и предназначенной для использования в цветной металлургии для футеровки систем транспортировки, распределения и приема расплавов алюминия и его сплавов.The invention relates to the ceramic industry, and in particular to methods for producing refractory materials based on aluminum titanate, and can find application in the production of high-strength refractory ceramics with a low thermal coefficient of linear expansion and intended for use in non-ferrous metallurgy for lining systems for transporting, distributing and receiving melts aluminum and its alloys.
Керамика на основе титаната алюминия является одним из наиболее перспективных материалов в производстве огнеупоров. Это связяно с чрезвычайно высокой стойкостью титаната алюминия к тепловому удару (высокая термостойкость определяется очень низким значением коэффициента теплового расширения), а также высокой стойкостью к расплавам алюминия и его сплавов. Однако в интервале температур 750-1200°С кристаллы титаната алюминия нестабильны и имеют тенденцию частичного распада на Аl2О3 и TiO2. Кроме того, вследствие анизотропии термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР) титаната алюминия получение прочных керамических изделий на его основе в спеченном состоянии затруднено из-за возникновения механических напряжений и образования микротрещин при охлаждении (см., например, Высокотемпературные материалы с низким интегральным коэффициентом термического расширения / С.А.Суворов, А.В.Русинов, В.Н.Фищев, И.В.Алексеева // Огнеупоры и техническая керамика. - 2008. - №2. - С.11-17). Следует отметить, однако, что растрескивание кристаллов титаната алюминия происходит только в случае, если размер частиц превышает 3 мкм.Ceramics based on aluminum titanate is one of the most promising materials in the production of refractories. This is due to the extremely high resistance of aluminum titanate to heat shock (high heat resistance is determined by a very low coefficient of thermal expansion), as well as high resistance to melts of aluminum and its alloys. However, in the temperature range 750-1200 ° C, the crystals of aluminum titanate are unstable and tend to partially decompose into Al 2 O 3 and TiO 2 . In addition, due to the anisotropy of the thermal coefficient of linear expansion (TEC) of aluminum titanate, the preparation of durable ceramic products based on it in the sintered state is difficult due to the occurrence of mechanical stresses and the formation of microcracks during cooling (see, for example, High-temperature materials with a low integral thermal expansion coefficient / S.A. Suvorov, A.V. Rusinov, V.N. Fishchev, I.V. Alekseeva // Refractories and technical ceramics. - 2008. - No. 2. - S.11-17). It should be noted, however, that cracking of crystals of aluminum titanate occurs only if the particle size exceeds 3 μm.
Для стабилизации кристаллов Аl2ТiO5 в состав керамики вводят различные добавки, в качестве которых используют MgO, ZrO2, SiO2, Fе2О3 или Аl2О3. Стабилизирующие добавки вводят в состав сырьевой смеси как в чистом виде, так и в составе различных соединений; при этом стабилизация кристаллов Al2TiO5 происходит как чистыми оксидами (ZrO2, Аl2О3), так и продуктами реакционного синтеза (MgTiO3, муллит, стеклофаза).To stabilize the crystals of Al 2 TiO 5 , various additives are introduced into the ceramic composition, which are used as MgO, ZrO 2 , SiO 2 , Fe 2 O 3 or Al 2 O 3 . Stabilizing additives are introduced into the composition of the raw material mixture both in pure form and as part of various compounds; the stabilization of Al 2 TiO 5 crystals occurs both with pure oxides (ZrO 2 , Al 2 O 3 ) and with reaction synthesis products (MgTiO 3 , mullite, glass phase).
Так, например, в патенте Германии №3706209, МПК С04В 35/478, F01N 7/16, С04В 35/462, F01N 7/00, опубл. 29.10.1987, керамические изделия на основе титаната алюминия предлагается производить с использованием сырьевой смеси, включающей оксид титана и оксид алюминия в пропорции 1:(0,95-1,05), кварц в количестве 3-5% и примеси других оксидов в количестве не более 0,2%. Керамика, синтезируемая на основе указанной сырьевой смеси, имеет следующий фазовый состав: ТiO2 15-35%, Al2TiO5 60-85%, Аl2О3 до 5%, муллит до 17%, другие фазы не более 0,2%.So, for example, in German patent No. 3706209, IPC С04В 35/478, F01N 7/16, СВВ 35/462, F01N 7/00, publ. 10/29/1987, it is proposed to produce ceramic products based on aluminum titanate using a raw material mixture comprising titanium oxide and aluminum oxide in a ratio of 1: (0.95-1.05), quartz in an amount of 3-5% and impurities of other oxides in an amount no more than 0.2%. The ceramics synthesized on the basis of the indicated raw material mixture has the following phase composition: TiO 2 15-35%, Al 2 TiO 5 60-85%, Al 2 O 3 up to 5%, mullite up to 17%, other phases no more than 0.2 %
Однако механическая прочность полученной керамики не превышает 38 МПа.However, the mechanical strength of the obtained ceramics does not exceed 38 MPa.
Согласно Европейскому патенту №463437, МПК С04В 35/46, опубл. 02.01.1992, керамика на основе титаната алюминия, стабилизированного муллитом, может быть синтезирована при температуре 1250-1600°С с использованием сырьевых смесей, включающих оксид алюминия, оксид титана, каолин и титанат магния и содержащих (мас.%): Аl2О3 50,0-61,5; TiO2 36,0-47,5 и SiO2 2,5-5,0, а также сверх 100%, но не более 1% других оксидов, а именно: MgO 0,3-1,0% и Fe2O3 0,015-0,5%.According to European patent No. 463437, IPC С04В 35/46, publ. 01/02/1992, ceramics based on aluminum titanate stabilized by mullite, can be synthesized at a temperature of 1250-1600 ° C using raw materials mixtures including aluminum oxide, titanium oxide, kaolin and magnesium titanate and containing (wt.%): Al 2 O 3 50.0-61.5; TiO 2 36.0-47.5 and SiO 2 2.5-5.0, and also in excess of 100%, but not more than 1% of other oxides, namely: MgO 0.3-1.0% and Fe 2 O 3 0.015-0.5%.
Однако механическая прочность этой керамики также относительно невелика (прочность на изгиб не превышает 50 МПа).However, the mechanical strength of this ceramic is also relatively small (bending strength does not exceed 50 MPa).
Согласно патенту Японии №5279116, МПК С04В 35/46, С04В 35/46, опубл. 26.10.1993, керамика на основе титаната алюминия может быть получена при обжиге (1450-1520°С) стехиометрической (эквимолярной) смеси порошков оксида титана и оксида алюминия, имеющих размер частиц не более 0,5 мкм, и 8-12% добавок, содержащих оксиды кремния, магния и алюминия, предпочтительно в виде талька, и глинистых минералов.According to Japan Patent No. 5,279,116, IPC C04B 35/46, C04B 35/46, publ. 10.26.1993, ceramics based on aluminum titanate can be obtained by firing (1450-1520 ° C) a stoichiometric (equimolar) mixture of powders of titanium oxide and aluminum oxide having a particle size of not more than 0.5 μm, and 8-12% additives, containing oxides of silicon, magnesium and aluminum, preferably in the form of talc, and clay minerals.
Керамика, полученная согласно этому патенту, имеет механическую прочность не более 45 МПа.Ceramics obtained according to this patent have a mechanical strength of not more than 45 MPa.
В другом варианте керамический материал на основе титаната алюминия также может быть получен с использованием стехиометрической (эквимолярной) смеси оксидов титана и алюминия с добавлением 9-15% оксида циркония, оксида железа и/или оксидов редкоземельных металлов (патент Японии №5051250, МПК С04В 35/46, опубл. 02.03.1993), но прочность этой керамики также низка и не превышает 45 МПа.In another embodiment, a ceramic material based on aluminum titanate can also be obtained using a stoichiometric (equimolar) mixture of titanium and aluminum oxides with the addition of 9-15% zirconium oxide, iron oxide and / or rare earth oxides (Japanese Patent No. 5051250, IPC С04В 35 / 46, publ. 02.03.1993), but the strength of this ceramic is also low and does not exceed 45 MPa.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является композиционный материал на основе титаната алюминия согласно патенту Японии №6305828, МПК С04В 35/46, С04В 35/78, опубл. 01.11.1994, в котором в качестве компонента, стабилизирующего кристаллы титаната алюминия, было предложено использовать стеклофазу. Данный материал предлагается синтезировать с использованием сырьевой смеси, содержащей оксид алюминия (Аl2О3) или гидроксид алюминия Аl(ОН)3, оксид титана (TiO2) и силикатное стекло, содержащее либо оксид алюминия, либо оксид титана. Химический состав синтезируемого согласно патенту стеклокристаллического композита включает: SiO2 40-95%, Аl2О3+ТiO2 5-60%, термический коэффициент линейного термического расширения составляет не более 2·10-6 К-1.The closest in technical essence to the claimed object is a composite material based on aluminum titanate according to Japanese patent No. 6305828, IPC С04В 35/46, С04В 35/78, publ. 11/01/1994, in which it was proposed to use a glass phase as a component stabilizing crystals of aluminum titanate. This material is proposed to be synthesized using a raw material mixture containing aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or aluminum hydroxide Al (OH) 3 , titanium oxide (TiO 2 ) and silicate glass containing either aluminum oxide or titanium oxide. The chemical composition of the glass-crystal composite synthesized according to the patent includes: SiO 2 40-95%, Al 2 O 3 + TiO 2 5-60%, the thermal coefficient of linear thermal expansion is not more than 2 · 10 -6 K -1 .
Недостатком данного технического решения являются высокие энергозатраты, необходимые для производства стеклокристаллического материала, предполагающие предварительное получение и измельчение высокоплавкого стекла в системе Al2O3-TiO2-SiO2. Кроме того, синтез стеклокерамики этого состава необходимо проводить при высокой температуре (1500-1600°С).The disadvantage of this technical solution is the high energy consumption required for the production of glass-crystalline material, involving the preliminary preparation and grinding of high-melting glass in the system Al 2 O 3 -TiO 2 -SiO 2 . In addition, the synthesis of glass ceramics of this composition must be carried out at a high temperature (1500-1600 ° C).
Задачей настоящего изобретения является получение высокопрочной керамики на основе титаната алюминия при относительно низкой температуре спекания.The objective of the present invention is to obtain high-strength ceramics based on aluminum titanate at a relatively low sintering temperature.
Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является снижение энергозатрат при получении высокопрочной и термостойкой огнеупорной керамики.The technical result achieved in solving this problem is to reduce energy consumption when obtaining high-strength and heat-resistant refractory ceramics.
Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь для получения высокопрочной огнеупорной керамики включает порошок слабокристаллического или аморфного титаната калия и порошок огнеупорной глины на основе каолинита, взятые в следующем соотношении, мас.%:The problem is solved in that the raw material mixture for obtaining high-strength refractory ceramics includes a powder of weakly crystalline or amorphous potassium titanate and powder of refractory clay based on kaolinite, taken in the following ratio, wt.%:
Способ получения высокопрочной огнеупорной керамики на основе титаната алюминия включает приготовление гомогенной сырьевой смеси из порошка слабокристаллического или аморфного титаната калия и порошка огнеупорной глины на основе каолинита при следующем соотношении компонентов, мас.%:A method of obtaining high-strength refractory ceramics based on aluminum titanate involves the preparation of a homogeneous raw material mixture from a powder of weakly crystalline or amorphous potassium titanate and a powder of refractory clay based on kaolinite in the following ratio, wt.%:
увлажнение смеси, формование из нее керамических заготовок с последующим нагревом и обжигом при температуре не менее 1100°С до образования керамической структуры, содержащей титанат алюминия в качестве основной кристаллической фазы.moistening the mixture, forming ceramic preforms from it, followed by heating and firing at a temperature of at least 1100 ° C until a ceramic structure containing aluminum titanate as the main crystalline phase is formed.
В соответствии с полученными экспериментальными данными, использование в составе сырьевой смеси комбинации слабокристаллического или аморфного титаната калия (источник оксида титана) и огнеупорной глины на основе каолинита (источник оксида алюминия) позволяет при относительно низких температурах (1100-1200°С) синтезировать керамику, содержащую титанат алюминия в качестве основной кристаллической фазы, а также другие высокоплавкие кристаллические фазы, такие как оксид титана (рутил), муллит, кальсилит и леузит, а также остаточную стеклофазу, стабилизирующую титанат алюминия. Реакционный синтез керамики происходит при относительно низких температурах благодаря тому, что оба компонента сырьевой смеси полностью аморфизуются в ходе нагрева и интенсивно взаимодействуют друг с другом.In accordance with the obtained experimental data, the use of a combination of weakly crystalline or amorphous potassium titanate (a source of titanium oxide) and refractory clay based on kaolinite (a source of aluminum oxide) as a part of a raw material mixture allows synthesizing ceramics containing relatively low temperatures (1100-1200 ° С) aluminum titanate as the main crystalline phase, as well as other high-melting crystalline phases, such as titanium oxide (rutile), mullite, calsilite and leusite, as well as residual glass y, stabilizing aluminum titanate. The reaction synthesis of ceramics occurs at relatively low temperatures due to the fact that both components of the raw material mixture are completely amorphized during heating and intensively interact with each other.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена рентгеновская дифрактограмма образца материала, полученного из сырьевой смеси, состав которой приведен в примере 3 таблицы 1; на фиг.2 - микрофотография образца материала.The proposed solution is illustrated by drawings, where figure 1 presents the x-ray diffraction pattern of a sample of material obtained from a raw material mixture, the composition of which is shown in example 3 of table 1; figure 2 is a micrograph of a sample of material.
Заявляемый способ получения высокопрочного наполнителя огнеупорной керамики на основе титаната алюминия реализуют следующим образом.The inventive method for producing a high-strength filler of refractory ceramics based on aluminum titanate is implemented as follows.
Берут сухую смесь порошков огнеупорной глины (каолина) и слабокристаллического или аморфного титаната калия в следующем соотношении, мас.%: порошок огнеупорной глины - 50-74, порошок слабокристаллического или аморфного титаната калия - 26-50, при этом получают сырьевую смесь следующего химического состава: ТiO2 22-41%, Аl2O3 22-31%, SiO2 27-40%, K2O 5,5-8,9%, примесные оксиды (MgO, CaO и Fе2О3) не более 1,5% (при этом TiO2 и K2О вводят в состав сырьевой смеси в виде слабокристаллического или аморфного титаната калия, a SiO2 и Аl2О3 - в составе огнеупорной глины). Полученную смесь гомогенизируют в смесителе, увлажняют (влажность 7-10%), брикетируют и обжигают при температуре не ниже 850°С (температура полной аморфизации реакционной смеси предлагаемого состава), предпочтительно при температуре выше 1100°С, при которой происходит формирование расплава, ускоряющего процесс реакционного синтеза. В результате взаимодействие компонентов сырьевой смеси происходит при относительно низких температурах; при этом в ходе обжига образуются тугоплавкие кристаллические фазы: титанат алюминия (Аl2ТiO5), оксид титана (TiO2, рутил), а также муллит и кальсилит (KAlSiO4). Полученный в результате обжига материал может быть использован как самостоятельный огнеупорный материал или в качестве наполнителя огнеупорной керамики с применением огнеупорных глин в качестве связующего.A dry mixture of powders of refractory clay (kaolin) and weakly crystalline or amorphous potassium titanate is taken in the following ratio, wt.%: Powder of refractory clay - 50-74, powder of weakly crystalline or amorphous potassium titanate - 26-50, and a raw mixture of the following chemical composition is obtained : TiO 2 22-41%, Al 2 O 3 22-31%, SiO 2 27-40%, K 2 O 5.5-8.9%, impurity oxides (MgO, CaO and Fe 2 O 3 ) no more 1.5% (in this case, TiO 2 and K 2 O are introduced into the composition of the raw material mixture in the form of weakly crystalline or amorphous potassium titanate, and SiO 2 and Al 2 O 3 —in the composition of refractory clay). The resulting mixture is homogenized in a mixer, moistened (humidity 7-10%), briquetted and fired at a temperature not lower than 850 ° C (temperature of complete amorphization of the reaction mixture of the proposed composition), preferably at a temperature above 1100 ° C, at which the formation of a melt that accelerates reaction synthesis process. As a result, the interaction of the components of the raw mix occurs at relatively low temperatures; during firing, refractory crystalline phases are formed: aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), titanium oxide (TiO 2 , rutile), as well as mullite and calsilite (KAlSiO 4 ). The material obtained as a result of firing can be used as an independent refractory material or as a filler of refractory ceramics using refractory clays as a binder.
Новизна изобретения заключается в том, что при обжиге материалов на основе предложенных сырьевых смесей образование кристаллического тиатаната алюминия происходит при значительно более низких температурах по сравнению с известными техническими решениями, что позволяет снизить энергозатраты при производстве; при этом формируется керамика, имеющая высокоплотную стабилизированную структуру, характеризуемую высокой механической прочностью и низким значением термического коэффициента линейного расширения.The novelty of the invention lies in the fact that during the firing of materials based on the proposed raw material mixtures, the formation of crystalline aluminum tiatanate occurs at significantly lower temperatures compared with the known technical solutions, which allows to reduce energy consumption during production; in this case, ceramics are formed having a high-density stabilized structure characterized by high mechanical strength and a low value of the thermal coefficient of linear expansion.
Результаты экспериментальных исследований, показывающих влияние содержания компонентов в реакционной смеси на фазовый состав и свойства синтезируемой при обжиге керамики, приведены в примерах (таблицы 1, 2).The results of experimental studies showing the effect of the content of components in the reaction mixture on the phase composition and properties of the ceramics synthesized during firing are shown in the examples (tables 1, 2).
Приготавливали смесь, состоящую из порошков слабокристаллического титаната калия, имеющего химический состав (мас.%): K2О - 18,4; TiO2 - 81,6, и огнеупорной глины, включающей в свой состав (мас.%): K2O - 0,5; Аl2O3 - 42,9; SiO2 - 54,3; TiO2 - 0,3; Fе2О3 - 0,9; CaO - 0,2; MgO - 0,9; при различных пропорциях сырьевых материалов полученную смесь гомогенизировали в шаровой мельнице, увлажняли при распылении дистиллированной воды из расчета достижения влажности смеси, равной 10%, и прессовали в брикеты размером 50×50×50 мм. Полученные брикеты выдерживали на воздухе при комнатной температуре в течение 12 ч, а затем подвергали термической обработке, включающей: нагрев до температуры 400°С со скоростью 5°С/мин, выдержку при температуре 400°С в течение 4 ч, нагрев от 400 до 1200°С со скоростью 10°С/мин, выдержку при 1200°С в течении 3 ч, охлаждение от 1200°С до комнатной температуры со скоростью 10°С/мин.A mixture was prepared consisting of powders of weakly crystalline potassium titanate having a chemical composition (wt.%): K 2 O — 18.4; TiO 2 - 81.6, and refractory clay, including in its composition (wt.%): K 2 O - 0.5; Al 2 O 3 - 42.9; SiO 2 54.3; TiO 2 0.3; Fe 2 O 3 - 0.9; CaO 0.2; MgO - 0.9; at various proportions of raw materials, the resulting mixture was homogenized in a ball mill, moistened by spraying distilled water in order to achieve a mixture moisture content of 10%, and pressed into briquettes of 50 × 50 × 50 mm in size. The resulting briquettes were held in air at room temperature for 12 hours, and then subjected to heat treatment, including: heating to a temperature of 400 ° C at a rate of 5 ° C / min, holding at a temperature of 400 ° C for 4 hours, heating from 400 to 1200 ° C at a rate of 10 ° C / min, holding at 1200 ° C for 3 hours, cooling from 1200 ° C to room temperature at a rate of 10 ° C / min.
Структуру и фазовый состав полученных после спекания материалов исследовали методами рентгеновского фазового анализа (диффрактометр ДРОН-4) и электронной сканирующей микроскопии (электронный микроскоп Philips XL30). Термический коэффициент линейного расширения (ТКЛР) определяли с помощью дилатометра NETZSCH DIL 402 PC, a механическую прочность на сжатие - с помощью автоматизированного пресса Controls-15 KN 65-L 1301.The structure and phase composition of the materials obtained after sintering were studied by X-ray phase analysis (DRON-4 diffractometer) and electron scanning microscopy (Philips XL30 electron microscope). The thermal coefficient of linear expansion (TEC) was determined using a NETZSCH DIL 402 PC dilatometer, and the mechanical compressive strength was determined using a Controls-15 KN 65-L 1301 automated press.
В таблице 1 приведены составы реакционных смесей, использованных для синтеза керамических материалов, и фазовый состав полученных на их основе керамических материалов. В таблице 2 представлены результаты измерений, характеризующие влияние состава сырьевой смеси на механическую прочность и ТКЛР полученной при обжиге керамики в сопоставлении с аналогичными характеристиками керамики, выбранной за прототип.Table 1 shows the compositions of the reaction mixtures used for the synthesis of ceramic materials, and the phase composition of ceramic materials obtained on their basis. Table 2 presents the measurement results characterizing the effect of the composition of the raw material mixture on the mechanical strength and thermal expansion coefficient obtained by firing ceramics in comparison with similar characteristics of ceramics selected for the prototype.
Согласно полученным результатам, огнеупорная керамика, синтезированная при спекании изделий на основе сырьевой смеси, состоящей из слабокристаллического или аморфного титаната калия и огнеупорной глины с высоким содержанием каолинита (95%), взятых в следующем соотношении, мас.%: порошок слабокристаллического или аморфного титаната калия - 26-50, порошок огнеупорной глины - 50-74, обладает механической прочностью, превышающей прочность керамики, получаемой при обжиге чистого каолинита (керамика на основе муллита). При этом полученная керамика имеет высокое содержание кристаллических фаз с низким значением ТКЛР (титанат алюминия, рутил), диспергированных в стеклокристаллической матрице, состоящей из муллита, леузита и калсилита (тугоплавкие оксиды) и остаточной стеклофазы (фиг.1, 2).According to the results, refractory ceramics synthesized during sintering of products based on a raw mixture consisting of weakly crystalline or amorphous potassium titanate and refractory clay with a high content of kaolinite (95%), taken in the following ratio, wt.%: Powder of weakly crystalline or amorphous potassium titanate - 26-50, refractory clay powder - 50-74, has a mechanical strength exceeding that of ceramics obtained by firing pure kaolinite (ceramics based on mullite). In this case, the obtained ceramic has a high content of crystalline phases with a low TEC value (aluminum titanate, rutile) dispersed in a glass crystal matrix consisting of mullite, leusite and calsilite (refractory oxides) and residual glass phase (Figs. 1, 2).
Увеличение содержания титаната калия в реакционной смеси более 50% приводит к резкому изменению фазового состава получаемой керамики (таблица 1, пример 1); увеличивается содержание стеклофазы и леузита, кристаллы которого имеют низкую трещиностойкость, что приводит к падению механической прочности и резкому увеличению значения ТКЛР (таблица 2).An increase in the content of potassium titanate in the reaction mixture of more than 50% leads to a sharp change in the phase composition of the resulting ceramics (table 1, example 1); the content of glass phase and leusite increases, the crystals of which have low crack resistance, which leads to a drop in mechanical strength and a sharp increase in the value of thermal expansion coefficient (table 2).
При увеличении содержания в сырьевой смеси огнеупорной глины до 75% и выше основной кристаллической фазой получаемой керамики становится муллит, который препятствует образованию тиалита (Al2TiO5) и способствует выделению ТiO2 в качестве самостоятельной фазы (таблица 1, пример 5).With an increase in the content of refractory clay in the raw material mixture to 75% and higher, the main crystalline phase of the resulting ceramic becomes mullite, which prevents the formation of thialite (Al 2 TiO 5 ) and promotes the release of TiO 2 as an independent phase (table 1, example 5).
Стеклокерамика, синтезированная согласно известному техническому решению (патент Японии №6305828), по сравнению с керамикой, полученной согласно изобретению, имеет значительно более низкую механическую прочность (таблица 2, пример 6) и не может быть использована в качестве наполнителя огнеупорной керамики, получаемого с использованием огнеупорной глины как неорганического связующего, поскольку муллитовая керамика, синтезированная на основе огнеупорной глины и обожженная в аналогичных условиях при 1500°С, обладает более высокой прочностью (160 и 67 МПа соответственно). Более того, спекание керамического композита согласно патенту Японии №6305828 при температуре 1200°С невозможно в силу высокой тугоплавкости стекол системы Аl2О3-ТiO2-SiO2.Glass ceramics synthesized according to the known technical solution (Japanese patent No. 6305828), compared with ceramics obtained according to the invention, has significantly lower mechanical strength (table 2, example 6) and cannot be used as a filler for refractory ceramics obtained using refractory clay as an inorganic binder, since mullite ceramics synthesized on the basis of refractory clay and baked under similar conditions at 1500 ° C, has a higher strength (160 and 67 MPa, respectively). Moreover, the sintering of the ceramic composite according to Japanese patent No. 6305828 at a temperature of 1200 ° C is impossible due to the high refractoriness of the glasses of the system Al 2 O 3 -TiO 2 -SiO 2 .
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет при значительно меньших энергозатратах получить огнеупорную керамику на основе титаната алюминия, имеющую высокоплотную стабилизированную структуру и высокую механическую прочность в сочетании с низким значением термического коэффициента линейного расширения.Thus, the claimed invention allows for significantly lower energy consumption to obtain refractory ceramics based on aluminum titanate, having a high-density stable structure and high mechanical strength in combination with a low value of the thermal coefficient of linear expansion.
Claims (2)
увлажнение смеси, формование из нее керамических заготовок с последующим нагревом и обжигом при температуре не менее 1100°С до образования керамической структуры, содержащей титанат алюминия в качестве основной кристаллической фазы. 2. A method of obtaining high-strength refractory ceramics based on aluminum titanate, including the preparation of a homogeneous raw mixture from a powder of weakly crystalline or amorphous potassium titanate and powder of refractory clay based on kaolinite in the following ratio of components, wt.%:
moistening the mixture, forming ceramic preforms from it, followed by heating and firing at a temperature of at least 1100 ° C until a ceramic structure containing aluminum titanate as the main crystalline phase is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009146741/03A RU2422405C1 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009146741/03A RU2422405C1 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2422405C1 true RU2422405C1 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009146741/03A RU2422405C1 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2422405C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479552C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method of producing heat insulating material |
-
2009
- 2009-12-17 RU RU2009146741/03A patent/RU2422405C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479552C1 (en) * | 2011-11-03 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method of producing heat insulating material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11208354B2 (en) | Sintered zirconia mullite refractory composite, methods for its production and use thereof | |
| Abyzov | Lightweight refractory concrete based on aluminum-magnesium-phosphate binder | |
| CN101423414B (en) | High temperature and creep resistance corundum-mullite load bearing board and preparation method thereof | |
| JP2002145659A (en) | Method for producing aluminum titanate based sintered compact | |
| KR101719284B1 (en) | Sialon bonded silicon carbide material | |
| Senthil Kumar et al. | Fly ash constituent-silica and alumina role in the synthesis and characterization of cordierite based ceramics | |
| Ertugrul et al. | Influence of zircon particle size on conventional and microwave assisted reaction sintering of in-situ mullite–zirconia composites | |
| Önen et al. | Microstructural characterization and thermal properties of aluminium titanate/spinel ceramic matrix composites | |
| Kumar et al. | Thermo-mechanical properties of mullite—zirconia composites derived from reaction sintering of zircon and sillimanite beach sand: Effect of CaO | |
| Silva et al. | Refractory ceramics of clay and alumina waste | |
| US20180065882A1 (en) | Method of making porous mono cordiertie glass ceramic material and its use | |
| JPS5964574A (en) | Baddeleyite sinter refractory composition and refractory pr-oduct | |
| KR20180052717A (en) | Magnesium-rich fused magnesium aluminate particles | |
| Ghosh et al. | Effect of MgO and ZrO2 additions on the properties of magnesite-chrome composite refractory | |
| RU2422405C1 (en) | Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture | |
| US4053320A (en) | Production of refractory articles | |
| KR20100078162A (en) | Composite for ceramic ware body with high strength and manufacturing method of ceramic ware with high strength using the composite | |
| Shi et al. | Effect of spodumene additions on the sintering and densification of aluminum titanate | |
| Bakr et al. | Fabrication and characterization of multi phase ceramic composites based on zircon–alumina–magnesia mixtures | |
| RU2426707C1 (en) | Heat insulation mass | |
| Belhouchet et al. | Elaboration and characterization of mullite–zirconia composites from gibbsite, boehmite and zircon | |
| Yeo et al. | Thermal reaction behavior of ZrSiO4 and CaCO3 mixtures for high-temperature refractory applications | |
| Albuquerque et al. | Thermal transformations of tile clay before and after kaolin addition | |
| JP6989722B1 (en) | Mullite sintered body with excellent heat resistance and durability and its manufacturing method | |
| RU2791771C1 (en) | Method for producing high-temperature ceramics based on yttrium oxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151218 |