RU2534864C2 - Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics - Google Patents

Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics Download PDF

Info

Publication number
RU2534864C2
RU2534864C2 RU2013106049/03A RU2013106049A RU2534864C2 RU 2534864 C2 RU2534864 C2 RU 2534864C2 RU 2013106049/03 A RU2013106049/03 A RU 2013106049/03A RU 2013106049 A RU2013106049 A RU 2013106049A RU 2534864 C2 RU2534864 C2 RU 2534864C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
additive
alumina
oxide
eutectic
temperature
Prior art date
Application number
RU2013106049/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013106049A (en
Inventor
Екатерина Владимировна Чаплина
Юрий Кондратьевич Непочатов
Александр Андреевич Богаев
Олег Викторович Медведко
Original Assignee
Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества
Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества, Закрытое акционерное общество "НЭВЗ-КЕРАМИКС" filed Critical Холдинговая компания "Новосибирский Электровакуумный Завод-Союз" в форме открытого акционерного общества
Priority to RU2013106049/03A priority Critical patent/RU2534864C2/en
Publication of RU2013106049A publication Critical patent/RU2013106049A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534864C2 publication Critical patent/RU2534864C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to technology for obtaining ceramic material with high strength characteristics and can be used for manufacture of wear- and chemically resistant items, as well as for manufacture of items for military equipment, namely ceramic armour elements. Charge based on aluminium oxide contains a mineralising additive. The latter consists of a eutectic additive of MgO-Al2O3-SiO2 system, magnesium oxide and yttrium oxide. Charge components are contained in the following ratio, wt %: Al2O3 97.50-98.70, SiO2 0.60-0.70, MgO 0.43-0.80, Y2O3 0-0.30. In order to prepare an eutectic additive, alumina, silicone oxide and magnesium oxide are mixed; then, heat treatment is performed at the temperature of 1280±20°C (below eutectics temperature). Sinter is crushed till fine-grained powders are obtained. Alumina and mineralising additives are mixed by means of a method of wet grinding in water medium according to the proposed ratio; moulding powder is obtained by a spraying drying method, and items are pressed and baked. Ceramics baking is performed in a tunnel furnace at the temperature of 1650-1680°C and exposure of 1-2 h.
EFFECT: achieving increase of strength characteristics of the ceramic material and reducing prime cost of the ceramic material.
4 cl, 3 ex, 1 tbl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технологии получения керамического материала с высокими прочностными характеристиками и может быть использовано для изготовления износо- и химически стойких изделий, элементов электротехнической и обрабатывающей промышленностей, а также для изготовления изделий военной техники, в частности для изготовления керамических бронеэлементов для баллистической защиты личного состава и военной техники.The invention relates to a technology for producing ceramic material with high strength characteristics and can be used for the manufacture of wear-resistant and chemically resistant products, elements of the electrical and manufacturing industries, as well as for the manufacture of military equipment, in particular for the manufacture of ceramic armored elements for ballistic protection of personnel military equipment.

Известен способ получения керамики на основе оксида алюминия Al2O3 с эвтектической добавкой, включающей SiO2, CaO, MgO (A.S.Kosmos, L.I.Belie, D.Susnic Additives in coarse grain alumina ceramics for metallization / Fizika A. - V.5, Is. 2, 1996. - P.85-90). Эвтектическая добавка приготавливается путем сухого смешивания исходных компонентов, прессования брикетов из полученной порошкообразной смеси и получения стекла плавлением брикетов при 1550°C в течение 1 ч с последующей закалкой в воде и измельчением. Смешение 2 мас.% добавки с глиноземом производится в планетарной мельнице в течение 1 ч. Из полученной шихты методом прессования формуются изделия, которые обжигаются в электрической печи при температуре 1700-1750°С. Недостатками предлагаемого метода являются высокая температура обжига 1700-1750°C, большая выдержка 4 часа и, как следствие, крупнокристаллическая структура (размер зерен более 15 мкм), которая приводит к снижению прочностных характеристик.A known method for producing ceramics based on alumina Al 2 O 3 with a eutectic additive, including SiO 2 , CaO, MgO (ASKosmos, LIBelie, D. Social Additives in coarse grain alumina ceramics for metallization / Fizika A. - V.5, Is. 2, 1996 .-- P.85-90). An eutectic additive is prepared by dry mixing the starting components, pressing the briquettes from the obtained powder mixture and obtaining glass by melting the briquettes at 1550 ° C for 1 h, followed by quenching in water and grinding. A mixture of 2 wt.% Additives with alumina is carried out in a planetary mill for 1 hour. Products are formed from the mixture obtained by pressing, which are calcined in an electric furnace at a temperature of 1700-1750 ° C. The disadvantages of the proposed method are the high firing temperature of 1700-1750 ° C, a long exposure time of 4 hours and, as a result, a large crystalline structure (grain size of more than 15 microns), which leads to a decrease in strength characteristics.

Известно техническое решение по патенту США №6159885 (опубл. 12.12.2000, С04В 35/10) «Спеченный материал на основе оксида алюминия». Однородный материал изготавливают на основе оксида алюминия с добавкой, содержащей MgO, СаСО3, SiO2. Все компоненты смешиваются в водной среде. Спеченный материал приготавливается на основе субмикронного порошка глинозема со средним размером частиц 0,68 мкм. Из полученной суспензии методом распылительной сушки приготавливается пресс-порошок. Из пресс-порошка формуются изделия на гидростатическом прессе, которые затем обжигаются при 1650°С и выдержке 2 часа. Недостатками материала и способа его получения является использование исходного глинозема с высокой дисперсностью, что удорожает технологию, прессование изделий на гидростатическом прессе и усложняет технологию, кроме того, полученный материал имеет низкий предел прочности при изгибе 320 МПа.Known technical solution according to US patent No. 6159885 (publ. 12.12.2000, C04B 35/10) "Sintered material based on aluminum oxide." A homogeneous material is made on the basis of aluminum oxide with an additive containing MgO, CaCO 3 , SiO 2 . All components are mixed in an aqueous medium. Sintered material is prepared on the basis of a submicron alumina powder with an average particle size of 0.68 microns. A spray powder is prepared from the resulting suspension by spray drying. Products are formed from a press powder on a hydrostatic press, which are then fired at 1650 ° C for 2 hours. The disadvantages of the material and the method of its production is the use of the original alumina with high dispersion, which increases the cost of technology, pressing products on a hydrostatic press and complicates the technology, in addition, the resulting material has a low tensile strength in bending of 320 MPa.

Известен также способ получения керамического материала, описанный в патенте США №3905845 (опубл. 16.09.1975, С04В 35/10) «Полупрозрачная окись алюминия, содержащая окиси магния, иттрия и лантана». Керамический материал содержит Al2O3≥99 мас.%, Y2O3 0,05-0,5 мас.%, La2O3 0,5 мас.%, MgO 0,01-0,1 мас.%. Сырые образцы на основе шихты, приготовленной путем тщательного смешивания указанных компонентов, предварительно обжигаются при 1200-1450°C, затем осуществляется окончательный обжиг в вакууме до 1800°C. Недостатком предложенного способа являются высокая температура обжига, необходимость проведения обжига в вакууме, предварительная термообработка сырых образцов, высокое содержание дорогостоящих оксидов редкоземельных элементов в шихте.There is also a known method for producing ceramic material described in US Pat. No. 3,905,845 (publ. 09/16/1975, С04В 35/10) "Translucent alumina containing magnesium, yttrium and lanthanum oxides." Ceramic material contains Al 2 O 3 ≥99 wt.%, Y 2 O 3 0.05-0.5 wt.%, La 2 O 3 0.5 wt.%, MgO 0.01-0.1 wt.% . Raw samples based on a mixture prepared by thoroughly mixing these components are preliminarily fired at 1200-1450 ° C, then final firing under vacuum to 1800 ° C. The disadvantage of the proposed method is the high firing temperature, the need for firing in vacuum, preliminary heat treatment of raw samples, the high content of expensive rare earth oxides in the charge.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является керамический материал на основе оксида алюминия с добавками оксидов различных элементов (патент РФ №2096384, пр. от 20.11.1997, С04В 35/111, «Керамический материал»). Керамический материал на основе оксида алюминия содержит в качестве минерализующихся добавок оксиды магния, кремния и титана, а также примеси оксида кальция, оксида железа, оксида натрия, находящиеся в исходных компонентах, дополнительно содержит оксид иттрия при следующем соотношении компонентов: оксид алюминия 95,025 вес.%, оксид кремния 1,25 вес.%, оксид кальция 0,005 вес.%, оксид железа 0,04 вес.%, оксид магния 0,63 вес.%, оксид титана 2,0 вес.%, оксид иттрия 1,0 вес.%, оксид натрия 0,05 вес.%. Недостатками материала являются:The closest analogue (prototype) is a ceramic material based on aluminum oxide with additives of oxides of various elements (RF patent No. 2096384, etc. from 11.20.1997, С04В 35/111, "Ceramic material"). The alumina-based ceramic material contains magnesium, silicon and titanium oxides as mineralizing additives, as well as calcium oxide, iron oxide, sodium oxide impurities in the starting components, additionally contains yttrium oxide in the following ratio of components: aluminum oxide 95.025 wt.% , silica 1.25 wt.%, calcium oxide 0.005 wt.%, iron oxide 0.04 wt.%, magnesium oxide 0.63 wt.%, titanium oxide 2.0 wt.%, yttrium oxide 1.0 wt. %, sodium oxide 0.05% by weight. The disadvantages of the material are:

- невысокий предел прочности при изгибе 423 МПа;- low tensile strength in bending 423 MPa;

- присутствие добавки оксида титана, увеличивающего рост зерна, снижающего прочностные характеристики и соответственно отрицательно сказывающегося на баллистической стойкости материала,- the presence of an additive of titanium oxide, which increases grain growth, reduces the strength characteristics and, accordingly, negatively affects the ballistic resistance of the material,

- присутствие значительного количества примесей в тальке, отрицательно сказывающихся на свойствах керамики;- the presence of a significant amount of impurities in talc, adversely affecting the properties of ceramics;

- нестабильность состава талька;- instability of the composition of talc;

- высокое содержание оксида иттрия, являющегося дорогостоящим компонентом.- high content of yttrium oxide, which is an expensive component.

Керамический материал был получен следующим способом.Ceramic material was obtained in the following manner.

В качестве исходных материалов использовались глинозем марки ГОО, ГК, ГН, оксид титана, оксид иттрия и тальк кусковой Онотского месторождения, в состав которого входят оксид магния, оксид кремния и примеси оксида кальция, оксида железа, оксида натрия, находящиеся в исходных компонентах.The starting materials used were GOO, GK, GN, alumina, titanium oxide, yttrium oxide, and talc of the lump of the Onotsk deposit, which includes magnesium oxide, silicon oxide, and calcium oxide, iron oxide, and sodium oxide impurities in the starting components.

Тальк предварительно сортируют, дробят и обжигают при температуре 1170°C. Все исходные компоненты керамического материала диспергируют отдельно в разных мельницах. Смешивание компонентов мокрым помолом производят в шаровой мельнице с использованием дистиллированной воды. Приготовленную суспензию (в прототипе шликер) обезвоживают, высушивают, просеивают, прокаливают при 900°С, опять просеивают, отмагничивают. Из полученной шихты приготавливают пресс-порошок, из которого прессуют заготовки двусторонним прессованием на гидравлических прессах (фиг.1).Talc is pre-sorted, crushed and calcined at a temperature of 1170 ° C. All the original components of the ceramic material are dispersed separately in different mills. The components are mixed by wet grinding in a ball mill using distilled water. The prepared suspension (in the prototype slip) is dehydrated, dried, sieved, calcined at 900 ° C, again sieved, magnetized. Press powder is prepared from the resulting mixture, from which the preforms are pressed by double-pressing on hydraulic presses (Fig. 1).

Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:

- возможное непостоянство химического состава минерализирующей добавки из талька в связи с его природным происхождением и вследствие этого нестабильная температура образования расплава, что может привести к непостоянству свойств керамического материала;- possible variability of the chemical composition of the mineralizing additive from talc in connection with its natural origin and, as a result, the unstable temperature of the formation of the melt, which can lead to variability of the properties of the ceramic material;

- необходимость прокаливания всей массы при 900°C перед приготовлением пресс-порошка, что усложняет технологию изготовления керамики;- the need to calcine the entire mass at 900 ° C before preparing the press powder, which complicates the technology of manufacturing ceramics;

- необходимость обезвоживания и сушки суспензии, просеивания и отмагничивания шихты, что также усложняет технологию изготовления керамики.- the need for dehydration and drying of the suspension, screening and magnetization of the mixture, which also complicates the technology of manufacturing ceramics.

Технической задачей данного изобретения является повышение прочностных характеристик керамического материала, снижение себестоимости керамического материала за счет упрощения технологии и уменьшения количества дорогостоящих компонентов.The technical task of this invention is to increase the strength characteristics of the ceramic material, reducing the cost of the ceramic material by simplifying the technology and reducing the number of expensive components.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается за счет того, что шихта на основе оксида алюминия, содержащая минерализующую добавку, которая состоит из эвтектической добавки системы MgO-Al2O3-SiO2, оксида магния и оксида иттрия. Компоненты шихты содержатся в следующем соотношении, мас.%:The technical result in the implementation of the invention is achieved due to the fact that the mixture is based on alumina containing a mineralizing additive, which consists of a eutectic additive system MgO-Al 2 O 3 -SiO2, magnesium oxide and yttrium oxide. The components of the mixture are contained in the following ratio, wt.%:

Al2O3 Al 2 O 3 97,50-98,7097.50-98.70 SiO2 SiO 2 0,60-0,700.60-0.70 MgOMgO 0,43-0,800.43-0.80 Y2O3 Y 2 O 3 0-0,300-0.30

Для реализации способа получения прочной керамики используется вышеуказанная шихта на основе оксида алюминия. В качестве оксида алюминия используется глинозем. Приготовление шихты включает в себя приготовление эвтектической добавки, смешивание компонентов, последующую термообработку, измельчение спека до получения мелкозернистых порошков и введение в качестве добавки оксида иттрия. Затем методом мокрого помола в водной среде смешивают компоненты и получают суспензию для приготовления пресс-порошка. Готовят пресс-порошок, формуют изделия методом прессования и обжигают. Эвтектическую добавку готовят путем смешивания глинозема, оксида кремния и оксида магния, при этом термообработку проводят при температуре ниже температуры эвтектики 1280±20°C, а пресс-порошок получают из суспензии порошков глинозема, приготовленной эвтектической добавки, оксида иттрия и оксида магния. Пресс-порошок из суспензии может быть получен методом распылительной сушки. Обжиг керамики может быть проведен в тоннельной печи при температуре 1650-1680°C и выдержке 1-2 ч.To implement the method of obtaining durable ceramics, the above mixture based on aluminum oxide is used. Alumina is used as alumina. The preparation of the mixture includes the preparation of a eutectic additive, mixing the components, subsequent heat treatment, grinding the cake to obtain fine powders and the introduction of yttrium oxide as an additive. Then, by wet grinding in an aqueous medium, the components are mixed and a suspension is obtained to prepare a press powder. Press powder is prepared, the products are molded by pressing and calcined. A eutectic additive is prepared by mixing alumina, silicon oxide and magnesium oxide, while heat treatment is carried out at a temperature below the eutectic temperature of 1280 ± 20 ° C, and a press powder is obtained from a suspension of alumina powders, prepared eutectic additives, yttrium oxide and magnesium oxide. The press powder from the suspension can be obtained by spray drying. Ceramics can be fired in a tunnel oven at a temperature of 1650-1680 ° C and a holding time of 1-2 hours.

На фиг.1 представлена блок-схема способа получения керамического материала-прототипа. На фиг.2 представлена блок-схема предлагаемого способа получения прочной керамики.Figure 1 presents a flowchart of a method for producing ceramic material of the prototype. Figure 2 presents the block diagram of the proposed method for producing durable ceramics.

Технический результат повышения прочностных характеристик материала достигается за счет увеличения содержания в шихте оксида алюминия и использования минерализующей добавки, представляющей собой смесь предварительно приготовленной эвтектической добавки системы MgO-Al2O3-SiO2 и оксидов Y2O3 и MgO.The technical result of increasing the strength characteristics of the material is achieved by increasing the content of alumina in the mixture and using a mineralizing additive, which is a mixture of a pre-prepared eutectic additive of the MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 system and Y 2 O 3 and MgO oxides.

Увеличение содержания в шихте оксида алюминия достигнуто главным образом за счет исключения из состава шихты оксида титана, который, снижая температуру спекания керамики, приводит к резкому росту ее зерна и тем самым существенно снижает прочностные свойства. В прототипе для компенсации роста зерна, вызванного присутствием оксида титана, дополнительно вводится оксид иттрия, который ограничивает рост зерна в спеченной керамике, упрочняя ее. Таким образом, при исключении оксида титана из состава керамики была увеличена прочность за счет увеличения доли оксида алюминия и снижена массовая доля добавки оксида иттрия, обеспечивая тем самым технический результат по снижению себестоимости полученной керамики.The increase in the content of alumina in the mixture was achieved mainly due to the exclusion of titanium oxide from the composition of the mixture, which, by lowering the sintering temperature of ceramics, leads to a sharp increase in its grain and thereby significantly reduces the strength properties. In the prototype, to compensate for grain growth caused by the presence of titanium oxide, yttrium oxide is additionally introduced, which limits the grain growth in sintered ceramics, strengthening it. Thus, with the exclusion of titanium oxide from the composition of ceramics, the strength was increased due to an increase in the proportion of alumina and the mass fraction of the additive of yttrium oxide was reduced, thereby providing a technical result for reducing the cost of the obtained ceramics.

Технический результат в способе получения прочной керамики достигается за счет приготовления эвтектической добавки, представляющей собой смесь оксидов, которая обеспечивает спекание корунда до плотного состояния за счет образования жидкой фазы. Меньшее количество примесей в исходных компонентах добавки по сравнению с добавкой, используемой в прототипе, позволяет улучшить свойства материала. Возможность точно выбирать соотношение компонентов добавок обеспечивает достижение поставленной задачи, в частности, по прочности керамики. Оксид иттрия уменьшает рост кристаллов, позволяет сохранять мелкозернистую структуру, уменьшает внутрикристаллическую пористость и микротрещины, таким образом повышает прочностные характеристики. Оксид магния интенсивно задерживает рост кристаллов, способствует образованию мелкозернистой структуры: тормозящий рост кристаллов объясняется образованием на поверхности корунда микронных прослоек магнезиальной шпинели MgO·Al2O3, также он увеличивает поверхностную диффузию, что приводит к мобильности пор, уменьшает скорость усадки и поверхностное натяжение и в целом существенно упрочняет алюмооксидную керамику.The technical result in the method of producing durable ceramics is achieved by preparing a eutectic additive, which is a mixture of oxides, which provides sintering of corundum to a dense state due to the formation of a liquid phase. A smaller amount of impurities in the starting components of the additive compared with the additive used in the prototype, allows to improve the properties of the material. The ability to accurately select the ratio of the components of the additives ensures the achievement of the task, in particular, in terms of ceramic strength. Yttrium oxide reduces crystal growth, allows you to maintain a fine-grained structure, reduces intracrystalline porosity and microcracks, thus increasing strength characteristics. Magnesium oxide intensively inhibits the growth of crystals, contributes to the formation of a fine-grained structure: the inhibitory growth of crystals is explained by the formation on the corundum surface of micron interlayers of magnesia spinel MgO · Al 2 O 3 , it also increases surface diffusion, which leads to pore mobility, reduces shrink rate and surface tension, and as a whole significantly strengthens alumina ceramics.

Необходимость термообработки смеси компонентов эвтектической добавки обусловлена тем, что добавка вводится в небольшом количестве, и если ввести ее в виде отдельных оксидов, то эти компоненты рассредоточатся по объему глинозема и будут действовать как отдельные добавки. Термообработка смеси обеспечивает образование первичных контактов компонентов добавки. При этом наилучшие результаты могут быть получены при температуре термобработки ниже температуры эвтектики, а именно при 1280±20°С.The need for heat treatment of the mixture of components of the eutectic additive is due to the fact that the additive is introduced in a small amount, and if it is introduced in the form of individual oxides, then these components will be dispersed throughout the alumina and will act as separate additives. Heat treatment of the mixture provides the formation of primary contacts of the components of the additive. In this case, the best results can be obtained at a heat treatment temperature below the eutectic temperature, namely at 1280 ± 20 ° C.

Керамический материал получают следующим образом. Сначала готовят эвтектическую добавку, используя глинозем, оксид кремния и соль магния. Смесь компонентов подвергают термообработке при 1280±20°C. Спек измельчают до состояния, при котором средний размер частиц равен 1-2 мкм. Затем смешивают мокрым способом глинозем, эвтектическую добавку системы MgO-Al2O3-SiO2 и оксидов Y2O3 и MgO. Полученную суспензию распыляют в сушиле с получением пресс-порошка, из которого прессуют и обжигают изделия прочной керамики.Ceramic material is prepared as follows. First, an eutectic supplement is prepared using alumina, silica, and magnesium salt. The mixture of components is subjected to heat treatment at 1280 ± 20 ° C. The cake is ground to a state in which the average particle size is 1-2 microns. Then, alumina, a eutectic additive of the MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 system and Y 2 O 3 and MgO oxides are mixed by wet method. The resulting suspension is sprayed in a dryer to obtain a press powder, from which strong ceramic products are pressed and fired.

Затраты на увеличение температуры обжига сырых изделий компенсируются за счет отсутствия ряда операций: обезвоживания, сушки и термообработки всей массы после смешивания компонентов.The costs of increasing the firing temperature of raw products are offset by the absence of a number of operations: dehydration, drying and heat treatment of the entire mass after mixing the components.

Примеры конкретного выполненияCase Studies

Пример 1. Эвтектическую добавку готовят, используя 21 мас.% глинозем, 60 мас.% оксид кремния и 19 мас.% (в пересчете на MgO) соль магния. Смесь компонентов подвергают термообработке при 1280°C. Спек измельчают до состояния, при котором средний размер частиц равен 1-2 мкм.Example 1. A eutectic additive is prepared using 21 wt.% Alumina, 60 wt.% Silicon oxide and 19 wt.% (In terms of MgO) magnesium salt. The mixture of components is subjected to heat treatment at 1280 ° C. The cake is ground to a state in which the average particle size is 1-2 microns.

Затем смешивают мокрым способом глинозем, 1 мас.% минерализатор и модификаторы: 0,23 мас.% Y2O3, 0,27 мас.% (в пересчете на MgO) соль магния. К суспензии добавляют связку и пластификатор. Из полученной массы с помощью распылительного сушила готовят пресс-порошок, из которого методом одноосного прессования формуют образцы. Обжиг проводят в тоннельной печи непрерывного действия при температуре Тобжига=1650°C.Then, wet alumina, 1 wt.% Mineralizer and modifiers are mixed: 0.23 wt.% Y 2 O 3 , 0.27 wt.% (In terms of MgO) magnesium salt. A ligament and a plasticizer are added to the suspension. A press powder is prepared from the resulting mass using a spray dryer, from which samples are formed by uniaxial pressing. Firing is carried out in a continuous tunnel kiln at a firing temperature T = 1650 ° C.

Пример 2. Эвтектическую добавку готовят, используя 16 мас.% глинозем, 62 мас.% оксид кремния и 22 мас.% (в пересчете на MgO) соль магния. Смесь компонентов подвергают термообработке при 1280°C. Спек измельчают до состояния, при котором средний размер частиц равен 1-2 мкм.Example 2. A eutectic additive is prepared using 16 wt.% Alumina, 62 wt.% Silicon oxide and 22 wt.% (In terms of MgO) magnesium salt. The mixture of components is subjected to heat treatment at 1280 ° C. The cake is ground to a state in which the average particle size is 1-2 microns.

Затем смешивают мокрым способом глинозем, 1 мас.% минерализатор и модификаторы: 0,3 мас.% Y2O3, 0,5 мас.% (в пересчете на MgO) соль магния. К суспензии добавляют связку и пластификатор. Из полученной массы с помощью распылительного сушила готовят пресс-порошок, из которого методом одноосного прессования формуют образцы. Обжиг проводят в тоннельной печи непрерывного действия при температуре Тобжига=1650°C.Then, alumina, 1 wt.% Mineralizer and modifiers are mixed by wet method: 0.3 wt.% Y 2 O 3 , 0.5 wt.% (In terms of MgO) magnesium salt. A ligament and a plasticizer are added to the suspension. A press powder is prepared from the resulting mass using a spray dryer, from which samples are formed by uniaxial pressing. Firing is carried out in a continuous tunnel kiln at a firing temperature T = 1650 ° C.

Пример 3. Эвтектическую добавку готовят, используя 16 мас.% глинозем, 62 мас.% оксид кремния и 22 мас.% (в пересчете на MgO) соль магния. Смесь компонентов подвергают термообработке при 1280°C. Спек измельчают до состояния, при котором средний размер частиц равен 1-2 мкм.Example 3. A eutectic additive is prepared using 16 wt.% Alumina, 62 wt.% Silicon oxide and 22 wt.% (In terms of MgO) magnesium salt. The mixture of components is subjected to heat treatment at 1280 ° C. The cake is ground to a state in which the average particle size is 1-2 microns.

Затем смешивают мокрым способом глинозем, 1,2 мас.% минерализатор и модификатор 0,3 мас.% (в пересчете на MgO) соль магния. К суспензии добавляют связку и пластификатор. Из полученной массы с помощью распылительного сушила готовят пресс-порошок, из которого методом одноосного прессования формуют образцы. Обжиг проводят в тоннельной печи непрерывного действия при температуре обжига 1650°C.Then, alumina, 1.2 wt.% Mineralizer and modifier 0.3 wt.% (In terms of MgO) of magnesium salt are mixed wet. A ligament and a plasticizer are added to the suspension. A press powder is prepared from the resulting mass using a spray dryer, from which samples are formed by uniaxial pressing. Firing is carried out in a continuous tunnel kiln at a firing temperature of 1650 ° C.

В таблице 1 приведены свойства полученного материала в сравнении с прототипом. Использование минерализующей добавки, включающей эвтектическую добавку, оксид иттрия и оксид магния, позволяет получать керамику со значительной прочностью. При исключении оксида иттрия из состава снижаются прочностные характеристики. При снижении количества эвтектической добавки снижается плотность и прочность.Table 1 shows the properties of the obtained material in comparison with the prototype. The use of mineralizing additives, including eutectic additives, yttrium oxide and magnesium oxide, allows to obtain ceramics with significant strength. With the exclusion of yttrium oxide from the composition, the strength characteristics decrease. With a decrease in the amount of eutectic additives, the density and strength decrease.

Таблица 1Table 1 ПоказателиIndicators По предлагаемому способуAccording to the proposed method По прототипуAccording to the prototype Пример 1Example 1 Пример 2Example 2 Пример 3Example 3 Исходный размер частиц глинозема, мкмThe initial particle size of alumina, microns 1-1,21-1,2 1-1,21-1,2 2,0-2,22.0-2.2 -- Температура обжига, °CFiring temperature, ° C 16501650 16501650 16801680 14401440 Выдержка, чExposure, h 1one 22 22 -- Средний размер зерен керамики, мкмThe average grain size of ceramics, microns 6-86-8 8-98-9 10-1210-12 -- Плотность, г/см3 Density, g / cm 3 3,843.84 3,823.82 3,793.79 -- Предел прочности при статическом изгибе, МПаStrength in static bending, MPa 442442 436436 425425 423423 Микротвердость, ГПаMicrohardness, GPa 17,3617.36 17,6917.69 15,4915.49 -- Коэффициент трещиностойкости, МПа·м0,5 The coefficient of crack resistance, MPa · m 0,5 3,763.76 4,14.1 3,543,54 -- Модуль упругости, ГПаModulus of elasticity, GPa 421421 405405 380380 --

Claims (4)

1. Шихта на основе оксида алюминия, содержащая минерализующую добавку, которая состоит из эвтектической добавки системы MgO-Al2O3-SiO2, оксида магния и оксида иттрия, отличающаяся тем, что компоненты, входящие в состав шихты, содержатся в следующем соотношении, мас.%:
Аl2O3 97,50-98,70 SiO2 0,60-0,70 MgO 0,43-0,80 Y2O3 0-0,30
1. The mixture is based on alumina containing a mineralizing additive, which consists of a eutectic additive of the MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 system , magnesium oxide and yttrium oxide, characterized in that the components included in the mixture are contained in the following ratio, wt.%:
Al 2 O 3 97.50-98.70 SiO 2 0.60-0.70 MgO 0.43-0.80 Y 2 O 3 0-0.30
2. Способ получения прочной керамики, состоящий из приготовления шихты на основе оксида алюминия, в качестве которого используется глинозем, заключающегося в приготовлении эвтектической добавки, смешивании компонентов, последующей термообработки, измельчении спека до получения мелкозернистых порошков и введении в качестве добавки оксида иттрия, затем смешивания методом мокрого помола в водной среде и получения суспензии, приготовления пресс-порошка, формования изделий методом прессования и последующий обжиг, отличающийся тем, что эвтектическую добавку готовят путем смешивания глинозема, оксида кремния и оксида магния, при этом термообработку проводят при температуре ниже температуры эвтектики 1280±20°C, а пресс-порошок получают из суспензии порошков глинозема, приготовленной эвтектической добавки, оксида иттрия и оксида магния.2. A method of obtaining durable ceramics, consisting of preparing a mixture based on alumina, which uses alumina, which consists in preparing a eutectic additive, mixing the components, subsequent heat treatment, grinding the cake to obtain fine-grained powders and introducing yttrium oxide as an additive, then mixing by wet grinding in an aqueous medium and obtaining a suspension, preparing a press powder, molding products by pressing and subsequent firing, characterized in that ekticheskuyu additive is prepared by mixing alumina, silica and magnesium oxide, wherein the heat treatment is performed at a temperature below the eutectic temperature of 1280 ± 20 ° C, and press the powder obtained from a slurry of alumina powder prepared eutectic additive, yttrium oxide and magnesium oxide. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что пресс-порошок получают из суспензии порошков методом распылительной сушки.3. The method according to claim 2, characterized in that the press powder is obtained from a suspension of powders by spray drying. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что обжиг керамики проводят в тоннельной печи при температуре 1650-1680°C и выдержке 1-2 ч. 4. The method according to claim 2, characterized in that the ceramics are fired in a tunnel furnace at a temperature of 1650-1680 ° C and a holding time of 1-2 hours
RU2013106049/03A 2013-02-12 2013-02-12 Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics RU2534864C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013106049/03A RU2534864C2 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013106049/03A RU2534864C2 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013106049A RU2013106049A (en) 2014-08-20
RU2534864C2 true RU2534864C2 (en) 2014-12-10

Family

ID=51384253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013106049/03A RU2534864C2 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534864C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2730229C1 (en) * 2019-07-17 2020-08-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Mixture based on aluminium oxide and method of producing strong ceramics
RU2739391C1 (en) * 2020-05-20 2020-12-23 Акционерное общество "Уфимское агрегатное производственное объединение" Method of producing articles from corundum armor ceramics
RU2754616C2 (en) * 2017-01-31 2021-09-06 Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен Dense sintered product
RU2789475C1 (en) * 2022-06-21 2023-02-03 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" Method for producing structural ceramics based on aluminum oxide

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2052422C1 (en) * 1991-07-08 1996-01-20 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Method of ceramic material producing
RU2096384C1 (en) * 1996-03-19 1997-11-20 Акционерное общество открытого типа "Прогресс" Ceramic material
RU2171244C1 (en) * 2000-04-10 2001-07-27 Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН Method of preparing corundum ceramic material
CN1654429A (en) * 2005-01-14 2005-08-17 李根法 Oxide eutectic composite powder sintering aid for production of structural ceramic and method for preparing same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2052422C1 (en) * 1991-07-08 1996-01-20 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Method of ceramic material producing
RU2096384C1 (en) * 1996-03-19 1997-11-20 Акционерное общество открытого типа "Прогресс" Ceramic material
RU2171244C1 (en) * 2000-04-10 2001-07-27 Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН Method of preparing corundum ceramic material
CN1654429A (en) * 2005-01-14 2005-08-17 李根法 Oxide eutectic composite powder sintering aid for production of structural ceramic and method for preparing same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754616C2 (en) * 2017-01-31 2021-09-06 Сен-Гобен Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропен Dense sintered product
RU2730229C1 (en) * 2019-07-17 2020-08-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Mixture based on aluminium oxide and method of producing strong ceramics
RU2730229C9 (en) * 2019-07-17 2023-10-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Mixture based on aluminium oxide and method of producing strong ceramics
RU2739391C1 (en) * 2020-05-20 2020-12-23 Акционерное общество "Уфимское агрегатное производственное объединение" Method of producing articles from corundum armor ceramics
RU2789475C1 (en) * 2022-06-21 2023-02-03 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" Method for producing structural ceramics based on aluminum oxide

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013106049A (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3758318A (en) Production of mullite refractory
RU2767841C2 (en) Charge for making a refractory article, a method for making a refractory article, a refractory article, as well as use of synthetic raw material
RU2020100219A (en) A method for producing porous sintered magnesia, a charge for producing a coarse-ceramic refractory product with a granular material of sintered magnesia, products of this kind, as well as methods for their production, lining of an industrial furnace and an industrial furnace
Han et al. Densification and microstructure evolution of reactively sintered transparent spinel ceramics
CN107473730B (en) Method for preparing fine-grain and high-strength magnesia-alumina spinel transparent ceramic
RU2534864C2 (en) Charge based on aluminium oxide, and method for obtaining strong ceramics
EP2864731B1 (en) Ceramic compositions comprising alumina
JP6982000B2 (en) Oriented AlN sintered body and its manufacturing method
CN108033798B (en) Cordierite-spinel hollow sphere sagger, preparation method and application thereof
JPH0611668B2 (en) Manufacturing method of high strength porcelain products
CN113526946B (en) High-toughness modified silicon corundum brick
RU2739391C1 (en) Method of producing articles from corundum armor ceramics
JP2882877B2 (en) Zirconia porcelain and method for producing the same
Raut et al. Effect of bauxite addition on densification and mullitization behaviour of West Bengal clay
RU2730229C9 (en) Mixture based on aluminium oxide and method of producing strong ceramics
CN103979934A (en) Ceramic and preparation method thereof
Vidyawathi et al. Effect of boric acid sintering aid on densification of barium ferrite
RU2096384C1 (en) Ceramic material
RU2730229C1 (en) Mixture based on aluminium oxide and method of producing strong ceramics
CN110240469B (en) Microcrystal wear-resistant brick and processing method thereof
Pahari et al. Effect on the Microstructural and Thermomechanical Properties of a Porcelain Insulator after Substitution of Quartz by Technical Alumina
RU2129999C1 (en) Method of manufacturing ceramic material
RU2422405C1 (en) Crude mixture and method of producing high-strength refractory ceramic based on said mixture
CN108218415B (en) Sapphirine ceramic and synthesis method thereof
Ezzat et al. Rheological, physico-mechanical and microstructural properties of porous mullite ceramic based on environmental wastes

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190205

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200213

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210112