RU2597905C1 - Стеклокристаллический материал - Google Patents
Стеклокристаллический материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597905C1 RU2597905C1 RU2015133897/03A RU2015133897A RU2597905C1 RU 2597905 C1 RU2597905 C1 RU 2597905C1 RU 2015133897/03 A RU2015133897/03 A RU 2015133897/03A RU 2015133897 A RU2015133897 A RU 2015133897A RU 2597905 C1 RU2597905 C1 RU 2597905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tio
- glass
- temperature
- zro
- mgo
- Prior art date
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству высокотемпературных радиопрозрачных стеклокристаллических материалов в бесщелочной магнийалюмосиликатной системе с оксидами титана и циркония в качестве катализатора кристаллизации. Технический результат изобретения - повышение температуры деформации при сохранении высокой радиопрозрачности, низкого значения ТКЛР и температуры варки. Стеклокристаллический материал, включающий SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, дополнительно содержит нанопорошок или гидрозоль бинарного соединения TiO2·ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 42,0-52,5; Al2O3 - 24,0-30,4; MgO - 9,0-12,0; TiO2 - 4,8-12,9; TiO2·ZrO2 в виде нанопорошка или гидрозоля TiO2·ZrO2 - 1,7-8,2. Температура варки стекла составляет (1550±10)°C, максимальная температура кристаллизации (1250-1320)°C. 2 табл.
Description
Изобретение относится к производству радиопрозрачных стеклокристаллических материалов (ситаллов) в бесщелочной магнийалюмосиликатной системе с повышенной температурой деформации (выше 1300°C), низким тепловым расширением и термостабильностью свойств в рабочем интервале температур эксплуатации изделий для авиакосмической и ракетной техники.
Известны стеклокристаллические материалы, используемые для аналогичных целей, в частности, стронцийаннортитовые ситаллы (Патент RU 2440936, МПК C03C 10/14. Радиопрозрачный стеклокристаллический материал для авиационной техники. П.Д. Саркисов, Л.А. Орлова, Н.Ю. Михайленко и др. РХТУ им. Д.И. Менделеева). Данные материалы характеризуются повышенной температурой деформации, термостабильностью свойств в диапазоне температур 20-1200°C. Недостатком стронцийанортитовых ситаллов является высокое значение диэлектрической проницаемости (более 8 на частоте 1010 Гц) и высокий ТКЛР (49-54·10-7К-1).
В работе G. Carl, T. Hoche. Crystallisation behavior of a MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2 glass // Phys. and Chem. of Glasses. 2002. V.43C. P. 256-258 приведены стеклокристаллические материалы в магнийалюмосиликатной системе, в составе которых проведена частичная замена катализатора TiO2 на ZrO2, поскольку комбинация этих оксидов оказывает эффективное воздействие на процессы нуклеации и кристаллизации стекол, обеспечивая при термообработке получение материалов с объемной тонкодисперсной кристаллизацией и повышенными термическими и механическими свойствами. Недостатком этих составов являются повышенные температуры варки (выше 1580°C) и сложность формования изделий из-за повышенной температуры верхнего предела кристаллизации.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению по химическому составу являются кордиеритовые стеклокристаллические материалы на основе системы SiO2-Al2O3-MgO-TiO2 (Патент RU 2374190, МПК C03C 10/08. Стеклокристаллический материал. ФГУП «Технология»), содержащие следующие компоненты, мас.%: SiO2 - 43,8-52,5; Al2O3 - 24,6-30,2; MgO - 9,3-11,9; TiO2 - 8,8-12,9; As2O3 - 0,1-1,9; ZnO - 0-1,5, CeO2 - 0-2,5, фторопол - 0,1-7,5. Данный материал характеризуется низкими значениями диэлектрической проницаемости и ТКЛР: 8 на частоте 1010 Гц - 6,3-7,6; ТКЛР в интервале температур 20-900°C - 20-30·10-7 К-1 и термостабильностью основных параметров во всем диапазоне рабочих температур.
Недостатками прототипа являются относительно низкая рабочая температура, не превышающая 1200°C, наличие в составе экологически нежелательного фторсодержащего компонента - фторопола в количестве 0,1-7,5 мас.% и высокотоксичного оксида мышьяка в количестве 0,1-1,9 мас.%.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание высокотемпературных радиопрозрачных стеклокристаллических материалов, имеющих низкие значения ТКЛР, высокую радиопрозрачность на СВЧ частотах и повышенную по сравнению с прототипом температуру деформации (1300-1350)°C при сохранении температуры варки, не превышающей 1550°C, и высокой стабильности основных свойств в рабочем интервале температур.
Технический результат достигается тем, что стеклокристаллический материал, включающий SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, дополнительно содержит бинарное соединение TiO2·ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 42,0-52,5; Al2O3 - 24,0-30,4; MgO - 9,0-12,0; TiO2 - 4,8-12,9; TiO2 ZrO2 - 1,7-8,2, причем бинарное соединение TiO2·ZrO2 вводят в шихту в виде нанопорошка или гидрозоля.
Исследование каталитического воздействия TiO2+ZrO2 на природу первично выделяющихся кристаллических фаз показало, что при концентрации ZrO2 3-5% на начальной стадии выделяется твердый раствор на основе шрилан-кита TiO2 ZrO2, катализирующий выделение основных силикатных фаз. В связи с этим целесообразно было вводить в шихту нанопорошок или гидрозоль бинарного соединения TiO2·ZrO2, выступающего в роли инициатора объемной тонкодисперсной кристаллизации.
Авторами установлено, что сочетание компонентов в заявляемом соотношении и введение в состав шихты каталитических добавок оксидов титана и циркония в виде нанопорошка или водного высококонцентрированного золя двойного соединения TiO2·ZrO2, обеспечивает получение радиопрозрачного стеклокристаллического материала с повышенной температурой деформации и низкими значениямИ ТКЛР и диэлектрической проницаемости.
Причина повышения температуры деформации заявляемого стеклокристаллического материала объясняется частичной заменой оксида титана на более высокотемпературный оксид циркония. Снижение температуры варки кордиеритового стекла, несмотря на присутствие в нем ZrO2, определяется введением его в шихту в виде наноразмерного порошка или гидрозоля, что активирует процессы стеклообразования. Применение нанопорошка или гидрозоля бинарного соединения TiO2·ZrO2 в качестве сырьевого компонента обеспечивает также, при исключении его агломерации и соблюдении условий равномерного перемешивания с шихтой, получение стеклокристаллического материала с однородной тонкодисперсной структурой и однородным фазовым составом, что является залогом высоких физико-механических и диэлектрических свойств по всему изделию. Кроме того, повышается трещиностойкость (K1c=2,2 МПа·м-1/2) по сравнению с трещиностойкостью ситалла того же состава, но полученного на традиционном сырье (оксидов титана и циркония), для которого величина K1c находится на уровне 1,2 МПа·м-1/2, в результате чего образцы склонны к растрескиванию при механических обработках.
В таблицах 1 и 2 приведены конкретные примеры составов стеклокристаллического материала и их термические, механические и диэлектрические характеристики.
Сочетание приведенных составов и выбранного режима термообработки с максимальной температурой кристаллизации (1250-1320)°C позволило повысить температуру деформации до (1300-1360)°C, обеспечить получение высокой радиопрозрачности, низкого ТКЛР и их термостабильности во всем диапазоне рабочих температур. Кроме того, применение нанопорошка бинарного соединения TiO2·ZrO2 в качестве сырьевого компонента позволяет проводить варку при температуре, не превышающей 1550°C, и получать материал с высокой трещиностойкостью.
Предлагаемые составы радиопрозрачных стеклокристаллических материалов обеспечат надежность работы авиационных, ракетных и аэрокосмических систем и достижение ими заданной цели.
Используемая литература
1. Патент Патент RU 2440936, МПК C03C 10/14 от 09.11.2010 г.
2. G. Carl, T. Hoche. Crystallisation behavior of a MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2 glass // Phys. and Chem. of Glasses. 2002. V. 43 C. P. 256-258.
3. Патент RU 2374190, МПК C03C 10/08 от 22.04.2008 г.
Claims (1)
- Стеклокристаллический материал, включающий SiO2, Al2O3, MgO, TiO2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бинарное соединение TiO2·ZrO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 42,0-52,5; Al2O3 - 24,0-30,4; MgO - 9,0-12,0; TiO2 - 4,8-12,9; TiO2·ZrO2 - 1,7-8,2, причем бинарное соединение TiO2·ZrO2 вводят в шихту в виде нанопорошка или гидрозоля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015133897/03A RU2597905C1 (ru) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | Стеклокристаллический материал |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015133897/03A RU2597905C1 (ru) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | Стеклокристаллический материал |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2597905C1 true RU2597905C1 (ru) | 2016-09-20 |
Family
ID=56937991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015133897/03A RU2597905C1 (ru) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | Стеклокристаллический материал |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2597905C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1780182A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-05-02 | Ohara Inc. | Glass ceramics and a method for manufacturing the same |
US7300696B2 (en) * | 2002-05-23 | 2007-11-27 | Treofan Germany Gmbh & Co. Kg | Transparent polyolefin film having a UV barrier |
RU2314272C1 (ru) * | 2006-06-30 | 2008-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Стеклокристаллический материал |
RU2374190C1 (ru) * | 2008-04-22 | 2009-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Стеклокристаллический материал |
RU2440936C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Радиопрозрачный стеклокристаллический материал для авиационной техники |
-
2015
- 2015-08-12 RU RU2015133897/03A patent/RU2597905C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7300696B2 (en) * | 2002-05-23 | 2007-11-27 | Treofan Germany Gmbh & Co. Kg | Transparent polyolefin film having a UV barrier |
EP1780182A1 (en) * | 2005-10-25 | 2007-05-02 | Ohara Inc. | Glass ceramics and a method for manufacturing the same |
RU2314272C1 (ru) * | 2006-06-30 | 2008-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Стеклокристаллический материал |
RU2374190C1 (ru) * | 2008-04-22 | 2009-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Стеклокристаллический материал |
RU2440936C1 (ru) * | 2010-11-09 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Радиопрозрачный стеклокристаллический материал для авиационной техники |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim | THERMAL STABILITY OF Al 2 TiO 5 CERAMICS FOR NEW DIESEL PARTICULATE FILTER APPLICATIONS- A LITERATURE REVIEW | |
JP2011529846A5 (ru) | ||
Violini et al. | Low (and negative) thermal expansion Al2TiO5 materials and Al2TiO5-3Al2O3. 2SiO2-ZrTiO4 composite materials. Processing, initial zircon proportion effect, and properties | |
Shin et al. | Synthesis of porous ceramic with well-developed mullite whiskers in system of Al2O3-Kaolin-MoO3 | |
Bernardo et al. | Sintered feldspar glass–ceramics and glass–ceramic matrix composites | |
RU2597905C1 (ru) | Стеклокристаллический материал | |
Chandra et al. | Studies on the reaction sintered zirconia-mullite-alumina composites with titania as additive | |
RU2458022C1 (ru) | Наномодифицированная кварцевая керамика с повышенной высокотемпературной прочностью | |
RU2374190C1 (ru) | Стеклокристаллический материал | |
Chandra et al. | Comparison of the Role of M g O and C a O Additives on the Microstructures of Reaction‐Sintered Zirconia–Mullite Composite | |
Wang et al. | Phase evolution and dynamics of cerium-doped mullite whiskers synthesized by sol–gel process | |
JP2014012627A (ja) | 透光性ジルコニア焼結体及びその製造方法 | |
Bača et al. | Kinetic analysis crystallization of α-Al2O3 by dynamic DTA technique | |
Vitkalova et al. | Lanthanum oxide application for modifying the properties of chemically resistant ceramics produced with Galvanic Sludge additive | |
Shao et al. | Preparation and properties of CaO–SiO2–B2O3 glass-ceramic at low temperature | |
Navarro et al. | Microwave sintering of mullite-Al2O3 from kaolin precursor | |
JPH0261082B2 (ru) | ||
JPH11171639A (ja) | アルミナ基焼結体及びその製造方法 | |
RU2564330C1 (ru) | Состав для изготовления легковесного огнеупора | |
RU2589137C2 (ru) | Способ получения прозрачной алюмомагниевой шпинели | |
US9416056B2 (en) | Isolated pseudobrookite phase composites and methods of making | |
RU2585954C1 (ru) | Композиционный материал на основе фторгидроксиапатита и частично стабилизированного диоксида циркония для замещения костных дефектов | |
CN106747434A (zh) | 耐磨氧化锆陶瓷及其制备方法 | |
RU2522550C1 (ru) | Способ изготовления стеклокерамического материала кордиеритового состава | |
Sharafeev et al. | Fluorinated Talc Based Ceramic Materials |