RU2604611C1 - Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition - Google Patents
Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604611C1 RU2604611C1 RU2015139390/03A RU2015139390A RU2604611C1 RU 2604611 C1 RU2604611 C1 RU 2604611C1 RU 2015139390/03 A RU2015139390/03 A RU 2015139390/03A RU 2015139390 A RU2015139390 A RU 2015139390A RU 2604611 C1 RU2604611 C1 RU 2604611C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- glass
- ceramic
- heat treatment
- slip
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0018—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents
- C03C10/0027—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and monovalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3, Li2O as main constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
- C03B32/02—Thermal crystallisation, e.g. for crystallising glass bodies into glass-ceramic articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/20—Glass-ceramics matrix
Abstract
Description
Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения для ракетной техники и электронной промышленности.The invention relates to the production of ceramic products for radio engineering for rocketry and the electronics industry.
Известен способ изготовления изделий из стеклокристаллического материала (Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.), включающий последовательную термообработку заготовок сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации.A known method of manufacturing products from a glass crystal material (Macmillan P.U. Glass ceramic. - M .: Mir, 1967. - 263 S.), including sequential heat treatment of the workpieces first at the nucleation temperature, and then at the upper crystallization temperature.
К недостаткам этого метода следует отнести то, что он рассчитан только на термообработку монолитных аморфных заготовок, отформованных из стекла по стекольной технологии. При термообработке же заготовок, отформованных по керамической технологии из водных шликеров, приготовленных на основе аморфного или закристаллизованного стекла, появляется задача по спеканию отдельных тонкоизмельченных частиц, из которых состоит отформованная заготовка.The disadvantages of this method include the fact that it is designed only for heat treatment of monolithic amorphous preforms molded from glass using glass technology. In the heat treatment of the preforms molded using ceramic technology from water slips prepared on the basis of amorphous or crystallized glass, the problem arises of sintering the individual fine particles that make up the preform.
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления изделий из стеклокристаллического материала литийалюмосиликатного состава (Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких, радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. //Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, 430 с.), включающий измельчение аморфного стекла мокрым способом до получения водного шликера, предварительное формование в гипсовых формах заготовок произвольной формы, их повторную переработку в шликер, формование изделий и их термообработку в две стадии: сначала при температуре зародышеобразования 630-670°С с выдержкой в течение 5 часов, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах. Подъем температуры при термообработке изделия в высокотемпературной печи осуществляется со скоростью 20-60°С/час.The closest technical solution is a method of manufacturing products from a glass-crystalline material of lithium aluminum-silicate composition (Suzdaltsev E.I. Synthesis of highly heat-resistant, radio-transparent glass-ceramic materials and development of manufacturing technology for fairings of aircraft based on them. // Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences M ., RSTU named after D.I. Mendeleev, 2002, 430 p.), Including grinding of amorphous glass by a wet method to obtain an aqueous slip, preliminary molding in gypsum forms for free-form forgings, their reprocessing into a slip, product molding and their heat treatment in two stages: first, at a nucleation temperature of 630-670 ° С with holding for 5 hours, and then at the upper crystallization and sintering temperature of 1230-1250 ° С for 4-7 hours in high temperature furnaces. The temperature rise during heat treatment of the product in a high-temperature furnace is carried out at a speed of 20-60 ° C / hour.
К недостаткам приведенных выше способов относится то, что на конечные свойства материала существенное влияние оказывает термообработка на температуре зародышеобразования, так как именно при ней закладывается оптимальное количество зародышей кристаллов, из которых впоследствии и образуется кристаллическая структура материала. Как правило, в серийном производстве термообработку всех изделий ведут при одной устоявшейся температуре 650°С. В то же время химический состав исходного литийалюмосиликатного стекла может меняться от партии к партии в следующих установленных пределах: SiO2 - 62,5÷65,5%; Al2O3 - 24,0÷26,0%; TiO2 - 4,3÷5,5%; Li2O - 3,6÷3,9%; ZnO - 0,8÷1,0%; BaO - 0,9÷1,0%. Изменение содержания элементов в указанных выше пределах может сдвинуть наиболее оптимальную для каждой конкретной партии стекла температуру термообработки как в сторону верхнего (670°С), так и в сторону нижнего предела (630°С), что не позволит получить для данной партии стекла оптимального количества зародышей и как следствие повлияет на конечные свойства материала.The disadvantages of the above methods include the fact that the final properties of the material are significantly affected by heat treatment at the nucleation temperature, since it is under it that the optimal number of crystal nuclei is laid, from which the crystal structure of the material is subsequently formed. As a rule, in mass production, heat treatment of all products is carried out at a single settled temperature of 650 ° C. At the same time, the chemical composition of the original lithium aluminum silicate glass can vary from batch to batch within the following established limits: SiO 2 - 62.5 ÷ 65.5%; Al 2 O 3 - 24.0 ÷ 26.0%; TiO 2 - 4.3 ÷ 5.5%; Li 2 O - 3.6 ÷ 3.9%; ZnO - 0.8 ÷ 1.0%; BaO - 0.9 ÷ 1.0%. Changing the content of elements within the above ranges can shift the most optimal heat treatment temperature for each particular glass batch both toward the upper (670 ° C) and lower limit (630 ° C), which will not allow to obtain the optimum amount for this glass batch nuclei and as a result will affect the final properties of the material.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава.The objective of the present invention is to improve the quality of glass ceramics lithium aluminum silicate composition.
Поставленная задача достигается тем, что предложен способ изготовления изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава, включающий измельчение аморфного стекла мокрым способом до получения водного шликера, предварительное формование в гипсовых формах заготовок произвольной формы, их повторную переработку в шликер, формование изделий и их термообработку в две стадии: сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 часов в высокотемпературных печах, отличающийся тем, что термообработка при температуре зародышеобразования производится путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10÷20°С/час.This object is achieved by the fact that a method for manufacturing glass ceramic products of a lithium aluminum silicate composition is proposed, including grinding the amorphous glass by the wet method to obtain an aqueous slip, preforming arbitrary shapes in plaster forms, their recycling into slip, molding the products and their heat treatment in two stages: first, at the nucleation temperature, and then at the upper crystallization and sintering temperature of 1230-1250 ° С with exposure to high temperature for 4-7 hours GOVERNMENTAL furnaces, characterized in that the heat treatment is performed at a temperature of nucleation by raising the temperature from 600 to 700 ° C at a constant rate in the range of 10 ÷ 20 ° C / hour.
Авторами экспериментально установлено, что при проведении термообработки при температуре зародышеобразования путем подъема температуры от 600 до 700°С с постоянной скоростью в интервале 10÷20°С/час материал подвергается термообработке при температурах, при которых возможно возникновение зародышей кристаллизации в течении 5÷10 часов, что гарантированно обеспечивает получение необходимого количества зародышей.The authors experimentally established that when conducting heat treatment at a nucleation temperature by raising the temperature from 600 to 700 ° C with a constant speed in the range of 10 ÷ 20 ° C / h, the material is subjected to heat treatment at temperatures at which crystallization nuclei can occur for 5 ÷ 10 hours , which is guaranteed to provide the necessary number of embryos.
Установлено, увеличение скорости подъема температуры выше указанного значения 20°С/час не приведет к созданию необходимого количества зародышей кристаллизации, а снижение скорости ниже 10°С/час будет способствовать существенному увеличению режима термообработки.It has been established that an increase in the rate of temperature rise above the specified value of 20 ° C / hour will not lead to the creation of the required number of crystallization nuclei, and a decrease in speed below 10 ° C / hour will contribute to a significant increase in the heat treatment mode.
Реализация предложенного способа с использованием стеклокерамики литийалюмосиликатного состава представлена на следующих примерах.The implementation of the proposed method using glass-ceramic lithium aluminum silicate composition is presented in the following examples.
Пример 1 (изготовление изделия по прототипу)Example 1 (manufacture of the product according to the prototype)
Из литийалюмосиликатного стекла, имеющего следующий химический состав, вес.%: SiO2 - 64,23; Al2O3 - 24,2; TiO2 - 5,5; Li2O - 3,9; ZnO - 1,1; BaO - 1,0, способом мокрого измельчения получили шликер, имеющий следующие параметры: плотность 2,01 г/см3, вязкость 60 с, содержание частиц 63-500 мкм = 6,5%, влажность 14,9%. Затем из данного шликера методом шликерного литья из водных суспензий в пористые гипсовые формы отформовали диски диаметром 300 мм, толщиной 20 мм. Полученные диски повторно переработали в шликер (имеющий аналогичные параметры), из которого отформовали керамические заготовки. Заготовки разделили на 6 партий.From lithium aluminum silicate glass having the following chemical composition, wt.%: SiO 2 - 64,23; Al 2 O 3 - 24.2; TiO 2 5.5; Li 2 O - 3.9; ZnO - 1.1; BaO - 1.0, a wet slurry was used to obtain a slip having the following parameters: density 2.01 g / cm 3 , viscosity 60 s, particle content 63-500 μm = 6.5%, humidity 14.9%. Then, disks with a diameter of 300 mm and a thickness of 20 mm were formed from this slip by slip casting from aqueous suspensions into porous gypsum molds. The resulting disks were recycled into a slip (having similar parameters), from which ceramic blanks were molded. Billets were divided into 6 batches.
Партию заготовок №1 термообработали по следующему режиму: подъем температуры со скоростью 60°С/час до температуры зародышеобразования 650°С и выдержка при ней 5 часов, подъем температуры со скоростью 60°С/час до верхней температуры кристаллизации и спекания 1250°С и выдержка при ней в течение 7 часов, охлаждение печи. Свойства полученного материала приведены в таблице.The batch of blanks No. 1 was heat-treated according to the following regime: temperature rise at a speed of 60 ° C / hour to a nucleation temperature of 650 ° C and holding for 5 hours, temperature rise at a speed of 60 ° C / hour to an upper crystallization and sintering temperature of 1250 ° C and holding it for 7 hours, cooling the furnace. The properties of the obtained material are given in the table.
Пример 2Example 2
Партии заготовок №2, 3, 4, 5 термообработали по режиму, аналогичному представленному в примере 1, но при этом температура зародышеобразования изменялась на 600, 630, 670, 700°С соответственно.The batch of blanks No. 2, 3, 4, 5 was heat-treated according to a regime similar to that described in Example 1, but the nucleation temperature changed by 600, 630, 670, 700 ° C, respectively.
Свойства обожженных заготовок приведены в таблице.The properties of the fired blanks are given in the table.
Пример 3 (изготовление изделия по предложенному техническому решению)Example 3 (manufacturing of the product according to the proposed technical solution)
Партию заготовок №6 термообработали по следующему режиму: подъем температуры со скоростью 60°С/час до температуры 600°С, подъем температуры со скоростью 15°С/час до температуры 700°С, подъем температуры со скоростью 60°С/час до верхней температуры кристаллизации и спекания 1250°С и выдержка при ней в течение 7 часов, охлаждение печи. Свойства полученного материала приведены в таблице.The batch of blanks No. 6 was heat-treated according to the following regime: temperature rise at a speed of 60 ° C / h to a temperature of 600 ° C, temperature rise at a speed of 15 ° C / h to a temperature of 700 ° C, temperature rise at a speed of 60 ° C / h to the top crystallization and sintering temperatures of 1250 ° C and holding it for 7 hours, cooling the furnace. The properties of the obtained material are given in the table.
Анализ данных, приведенных в таблице, показал, что изменение температуры зародышеобразования оказывает влияния на прочностные свойства конечного материала. Так, например, максимальные значения предела прочности при изгибе получены при температуре зародышеобразования 670°С (партия №4). Также следует отметить существенно меньшее значение разброса значений прочности в выборке образцов в данной партии образцов. Это свидетельствует о том, что при термообработке на данной температуре было получено максимальное значение зародышей кристаллизации, что и привело к более равномерным свойствам материала. В то же время при серийном производстве была бы использована температура 650°С, что не позволило бы получить максимальный эффект.Analysis of the data given in the table showed that a change in the nucleation temperature affects the strength properties of the final material. So, for example, the maximum values of the ultimate strength in bending were obtained at a nucleation temperature of 670 ° C (batch No. 4). It should also be noted that the spread of strength values in the sample of samples in this batch of samples is much smaller. This indicates that during heat treatment at a given temperature, the maximum value of crystallization nuclei was obtained, which led to more uniform material properties. At the same time, a temperature of 650 ° C would be used in mass production, which would not allow to obtain the maximum effect.
Использование предложенного технического решения (партия №6) позволило получить изделия с максимально высоким уровнем свойств. При этом данный уровень свойств будет гарантирован вне зависимости от используемой партии стекла.Using the proposed technical solution (batch No. 6) allowed to obtain products with the highest level of properties. In this case, this level of properties will be guaranteed regardless of the used glass lot.
Таким образом, применение способа по предложенному техническому решению позволяет существенно улучшить качество изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава.Thus, the application of the method according to the proposed technical solution can significantly improve the quality of glass-ceramic products of lithium aluminum-silicate composition.
Свойства обожженных заготовок приведены в таблице.The properties of the fired blanks are given in the table.
Источники информацииInformation sources
1. Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.1. Macmillan P.U. Glass ceramic. - M .: Mir, 1967 .-- 263 p.
2. Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких, радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. // Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, 430 с.2. Suzdaltsev E.I. Synthesis of highly heat-resistant, radiolucent glass-ceramic materials and development of manufacturing technology for aircraft fairings based on them. // Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences M., RCTU them. DI. Mendeleev, 2002, 430 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139390/03A RU2604611C1 (en) | 2015-09-16 | 2015-09-16 | Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015139390/03A RU2604611C1 (en) | 2015-09-16 | 2015-09-16 | Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2604611C1 true RU2604611C1 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015139390/03A RU2604611C1 (en) | 2015-09-16 | 2015-09-16 | Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2604611C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707639C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-11-28 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of making glass-ceramic articles of lithium aluminosilicate composition |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013171288A1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | Eurokera | Transparent, essentially colorless and non-diffusing beta-quartz glass-ceramics; articles in said glass-ceramics; precursor glasses. |
US20140150500A1 (en) * | 2008-11-13 | 2014-06-05 | Thilo Zachau | Process for producing a highly transparent impact-resistant glass ceramic |
-
2015
- 2015-09-16 RU RU2015139390/03A patent/RU2604611C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140150500A1 (en) * | 2008-11-13 | 2014-06-05 | Thilo Zachau | Process for producing a highly transparent impact-resistant glass ceramic |
WO2013171288A1 (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-21 | Eurokera | Transparent, essentially colorless and non-diffusing beta-quartz glass-ceramics; articles in said glass-ceramics; precursor glasses. |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СУЗДАЛЬЦЕВ Е.И. Синтез высокотермостойких, радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. Москва, РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2002, 430 с;RU 2363683 C1, 10.08.2009;RU 2414438 C1, 20.03.2011. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707639C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-11-28 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of making glass-ceramic articles of lithium aluminosilicate composition |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010503601A (en) | Manufacturing method of glass ceramic material in thin plate shape, thin plate including them and method of using them | |
RU2604611C1 (en) | Method of making articles from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition | |
RU2414438C1 (en) | Method of making glass-ceramic antenna cap | |
WO2016190012A1 (en) | Material for dental prosthesis, block body for producing dental prosthesis, and dental prosthesis | |
RU2326094C1 (en) | Method of making antenna cap from glass-ceramic lithium aluminosilicate mixture | |
RU2522550C1 (en) | Method of manufacturing glass-ceramic material of cordierite composition | |
US3825468A (en) | Sintered ceramic | |
RU2222505C1 (en) | Method of production of articles from sintered glass crystalline material of lithium-alumo- silicate composition | |
RU2567246C1 (en) | Method of producing articles from sintered glass ceramic material of lithium-aluminosilicate composition | |
RU2634771C1 (en) | Method of bedder-supports manufacturing for glass-ceramic products bakeout | |
RU2619570C1 (en) | Method for cordierite glass ceramic material production | |
RU2513389C1 (en) | Method of making antenna dome from glass-ceramic of lithium-aluminosilicate composition | |
US3486872A (en) | Method for producing a crystallized sintered glass article with a nonporous surface | |
RU2513745C2 (en) | Method of producing quartz ceramics with lower annealing temperature | |
RU2514354C1 (en) | Method of making articles from porous ceramic and fibre materials based on quartz glass | |
RU2811141C1 (en) | Method for producing quartz crucibles | |
RU2650970C1 (en) | Method of quartz ceramics production | |
RU2584992C1 (en) | Method of producing alumina structural ceramic | |
Soleimani et al. | Determination of the nucleation and crystallization parameters for making nanoporous titanium phosphate glass-ceramics | |
RU2715139C1 (en) | Method for manufacturing containers for heat treatment of loose materials | |
JP6989722B1 (en) | Mullite sintered body with excellent heat resistance and durability and its manufacturing method | |
CN1190374C (en) | Low-cost prepn. technology of nanometer microcrystal ceramic products | |
RU2707639C1 (en) | Method of making glass-ceramic articles of lithium aluminosilicate composition | |
JP2606851B2 (en) | Manufacturing method of glass ceramics | |
KR102137875B1 (en) | LAS crystallized glass and manufacturing method of the same |