RU2617133C1 - Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий - Google Patents
Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617133C1 RU2617133C1 RU2016111552A RU2016111552A RU2617133C1 RU 2617133 C1 RU2617133 C1 RU 2617133C1 RU 2016111552 A RU2016111552 A RU 2016111552A RU 2016111552 A RU2016111552 A RU 2016111552A RU 2617133 C1 RU2617133 C1 RU 2617133C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- base plates
- producing
- plates
- articles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
- C04B2235/5208—Fibers
- C04B2235/5216—Inorganic
- C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
- C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9669—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
- C04B2235/9684—Oxidation resistance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
- C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области огнеупорных материалов и направлено на создание опорных плит (лещадок) для высокотемпературного обжига керамических изделий, таких как посуда, электроизоляторы и т.п. Для изготовления таких плит создан способ получения двухслойного кремний-углеродного композиционного материала с различным содержанием фазы карбида кремния в слоях. Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий включает изготовление слоистой заготовки из углеродного войлока на ленте из углеграфитовой ткани и ее силицирование. Процесс силицирования осуществляют при протягивании полученной заготовки под капиллярным питателем, подающим расплав кремния, с последующей кристаллизацией расплава. Способ обеспечивает получение изделий большой площади и относительно малой толщины, которые могут использоваться как в восстановительных, так и в окислительных средах. Предел прочности изделий на изгиб при температуре 1250°С достигает 420 МПа. 1 пр., 3 ил.
Description
Изобретение относится к области огнеупорных материалов и направлено на создание опорных плит (лещадок) для высокотемпературного обжига керамических изделий, таких как посуда, электроизоляторы и т.п.
Высокотемпературный обжиг керамических изделий проводится в купольных печах с газовым или электрическим нагревом. Для размещения изделий внутри печи требуются модульные конструкции (этажерки), изготовленные из материалов, способных выдерживать механические нагрузки при высокой температуре как в восстановительной, так и в окислительной средах.
Основными материалами для этих применений являются шамот, карбид кремния и муллитовая керамика на основе оксидов кремния и алюминия. При использовании плит из шамота, толщина которых составляет 60 мм, подовое пространство печи заполнено в основном опорными плитами, поэтому снижается доля полезного объема и подавляющая часть энергии затрачивается на разогрев опорных плит. Кроме того, в силу значительной теплоемкости столь массивных плит увеличивается время охлаждения печи до стадии выгрузки изделий, что снижает производительность технологических процессов.
Плиты на основе самосвязанного карбида кремния и муллитовой керамики имеют значительно меньшую толщину, но их изготовление сопряжено с рядом технологических проблем.
К вновь создаваемым материалам для изготовления лещадок предъявляются следующие требования: высокая изгибная прочность при температуре до 1350°С в окислительных и восстановительных средах; низкая толщина плит при значительной их площади; отсутствие «прилипания» обрабатываемых изделий к материалу плит.
Известен способ изготовления изделий из силицированного углеродного композиционного материала (УКМ) (по патенту РФ №2058964, С04В 35/52,1992, опубл. 27.04.1996) [1], включающий изготовление каркаса из углеродного волокна, уплотнение его пироуглеродом, механическую обработку полученной заготовки из УКМ и ее силицирование. При этом заготовку из УКМ изготавливают из двух углеродных слоев, один из которых - основной - содержит углерод с пониженной реакционной способностью к жидкому кремнию, а другой, - поверхностный - с предельно высокой активностью. Данный способ позволяет изготавливать изделия из силицированного УКМ с переменным содержанием карбида кремния.
Недостатком способа является то, что при его использовании операции формирования каркаса и уплотнения его пироуглеродом повторяются дважды, что приводит как к усложнению технологии изготовления, так и к снижению адгезионной связи между слоями изделия. Кроме того, операция силицирования заготовки проводится путем плавления кремния, насыпанного на ее поверхность, что затрудняет получение плит большой площади и требует использования опорных подставок, к которым может привариться силицированная заготовка при возможном протекании расплавленного кремния.
Известен способ (по патенту РФ №2194683, С04В 35/573, С04В 35/565, С04В 41/88, опубл. 20.12.2002) [2] изготовления изделий из силицированного углеродного композиционного материала с переменным содержанием карбида кремния, включающий изготовление слоистой заготовки из углеродного композиционного материала на основе каркаса из углеродно-волокнистого наполнителя, уплотненного углеродом, и ее силицирование, причем для силицирования формируют заготовку из углеродного композиционного материала с открытой пористостью, уменьшающейся от наружного защитного слоя к внутренним несущим слоям от 20-60% до 6-12%, при этом наружный защитный слой заготовки формируют с развитой мелкопористой структурой, силицирование заготовки осуществляют путем пропитки расплавом кремния с добавками в него меди, и/или титана, и/или бора.
Способ [2] наиболее близок к предлагаемому техническому решению и принят за прототип.
Недостатками известного способа являются сложность изготовления слоистой заготовки УКМ с переменной пористостью, а также невозможность получения пластин силицированного УКМ значительной площади с его помощью.
Задачей заявляемого способа является получение композиционного материала в форме плит большой площади и относительно малой толщины, пригодного для изготовления высокопрочных тонких опорных плит (лещадок), способных использоваться при повышенных температурах в окислительных и восстановительных средах.
Для достижения поставленной задачи в способе получения опорных плит для обжига керамических изделий, включающем изготовление слоистой заготовки из углеродного композиционного материала на основе каркаса из углеродно-волокнистого наполнителя и ее силицирование, при этом слоистую заготовку выполняют в виде слоя углеродного войлока на ленте из углеграфитовой ткани, затем проводят протягивание полученной заготовки под капиллярным питателем подающим расплав кремния и кристаллизацию расплава.
В результате силицирования волокна исходных УКМ превращаются в волокна карбида кремния, внедренные в матрицу кремния. Для достижения этого результата процесс перемещения наложенных друг на друга лент из углеродного войлока и углеткани проводят в горизонтальной плоскости в среде вакуума или инертного газа с подачей к поверхности слоя войлока расплавленного кремния. Использование нижнего слоя углеткани обусловлено тем, что войлок невозможно натянуть в силу низкой его механической прочности.
Пример
В водоохлаждаемую герметичную камеру установили бобину с намотанной на нее лентой из углеграфитовой ткани ТМП-5 толщиной 1 мм, длиной 1,5 м и шириной 120 мм. На поверхности этой ленты разместили ленту углеродного войлока НТМ-200м - нетканого материала на основе измельченного углеволокна с исходной плотностью 0,18-0,22 г/см3 шириной 120 мм, толщиной 4 мм и длиной 420 мм. Ленту несущей углеткани привели в зацепление с вращаемой аналогичной приемной бобиной. После вакуумирования камеры до уровня 10-1 Торр капиллярный питатель, содержащий дробленый кремний, нагрели до температуры 1500°С и включили механизм перемещения ленты углеткани. Скорость перемещения поддерживали в пределах 1-1,5 см/мин. После завершения процесса и вскрытия камеры извлекли полученное изделие, представляющее собой слой силицированного войлока на поверхности также силицированной углеродной ткани. Фазовый состав материала на основе войлока НТМ-200м: SiC - 8 масс. %, Si - 90 масс. %, С - 2 масс. %, на основе углеродной ткани ТМП-5: SiC - 12 масс. %, Si -85 масс. %, С - 3 масс. %. Суммарная толщина полученных пластин составила 5,2 мм, ширина - 120 мм, длина - 415 мм.
Структура слоя силицированного войлока НТМ-200м приведена на Фиг. 1: а - поперечное сечение, б - вид внешней поверхности. Можно видеть, что внешняя поверхность композита характеризуется наличием выступающих силицированных волокон, что нарушает плоскостность поверхности плит. Но результаты температурных испытаний показали отсутствие деформации обжигаемых на их поверхности керамических изделий.
В связи с особенностями применения разработанных материалов был определен предел их прочности на изгиб в интервале температур от 800 до 1250°С. Результаты измерения приведены на Фиг. 2. Кривая 1 относится к композиту, включающему слой нетканого углеродного войлока на поверхности углеткани. Предел прочность на изгиб составляет 420 МПа в достаточно широком температурном интервале. Кривая 2 соответствует данным силицированной углеграфитовой ткани без добавления слоя войлока.
Значения предела изгибной прочности в случае ткани достигают 200 МПа, но получаемый материал имеет малую толщину (не более 1,1 мм) и не способен выдержать значительную концентрированную весовую нагрузку, величина которой может достигать 15 Кг в центре плиты.
Claims (1)
- Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий, включающий изготовление слоистой заготовки из углеродного композиционного материала на основе каркаса из углеродно-волокнистого наполнителя и ее силицирование, отличающийся тем, что слоистую заготовку выполняют в виде слоя углеродного войлока на ленте из углеграфитовой ткани, затем проводят протягивание полученной заготовки под капиллярным питателем, подающим расплав кремния, и кристаллизацию расплава.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111552A RU2617133C1 (ru) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111552A RU2617133C1 (ru) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617133C1 true RU2617133C1 (ru) | 2017-04-21 |
Family
ID=58643103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111552A RU2617133C1 (ru) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617133C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795405C1 (ru) * | 2022-04-08 | 2023-05-03 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦЕНТР КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ" | Способ получения армированного композиционного материала на основе карбида кремния |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4294788A (en) * | 1979-12-05 | 1981-10-13 | General Electric Company | Method of making a shaped silicon carbide-silicon matrix composite and articles made thereby |
US5205970A (en) * | 1992-04-03 | 1993-04-27 | General Electric Company | Method of infiltration forming a silicon carbide body with improved surface finish |
RU2194683C2 (ru) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт Термохимии" | Способ изготовления изделий из силицированного углеродного композиционного материала с переменным содержанием карбида кремния |
RU2286317C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2006-10-27 | Институт физики твердого тела РАН | Способ получения полых нагревателей сопротивления из углеродкарбидокремниевого композиционного материала |
-
2016
- 2016-03-28 RU RU2016111552A patent/RU2617133C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4294788A (en) * | 1979-12-05 | 1981-10-13 | General Electric Company | Method of making a shaped silicon carbide-silicon matrix composite and articles made thereby |
US5205970A (en) * | 1992-04-03 | 1993-04-27 | General Electric Company | Method of infiltration forming a silicon carbide body with improved surface finish |
RU2194683C2 (ru) * | 2001-01-09 | 2002-12-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт Термохимии" | Способ изготовления изделий из силицированного углеродного композиционного материала с переменным содержанием карбида кремния |
RU2286317C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2006-10-27 | Институт физики твердого тела РАН | Способ получения полых нагревателей сопротивления из углеродкарбидокремниевого композиционного материала |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795405C1 (ru) * | 2022-04-08 | 2023-05-03 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦЕНТР КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ" | Способ получения армированного композиционного материала на основе карбида кремния |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS5829129Y2 (ja) | 真空炉用多層成形断熱材 | |
KR101556820B1 (ko) | 용광로의 내부 라이닝을 위한 복합재 내화물 | |
DK165830B (da) | Selvbaerende keramisk komposit og fremgangsmaade til fremstilling deraf | |
KR20090056923A (ko) | 열 응력을 관리할 수 있고 고 반응성 합금의 용융에 적합한내화성 도가니 | |
Zhu et al. | Joining of Porous Alumina with a CaO–Al 2 O 3–SiO 2 Glass‐Ceramic | |
CN1994972A (zh) | 硅晶体生长炉用高纯固化炭毡制造方法 | |
JPS6024068B2 (ja) | 耐スポ−リング性緻密質耐火物の製造方法 | |
Cao et al. | Oxidation behavior of SiBC matrix modified C/SiC composites with different PyC interphase thicknesses | |
Zhu et al. | A gradient composite coating to protect SiC-coated C/C composites against oxidation at mid and high temperature for long-life service | |
Okuni et al. | Joining of AlN and graphite disks using interlayer tapes by spark plasma sintering | |
Guo | Reactive hot-pressing of platelet-like ZrB2–ZrC–Zr cermets: Processing and microstructure | |
Wu et al. | Shaping quality, microstructure, and mechanical properties of melt-grown mullite ceramics by directed laser deposition | |
CN104197717B (zh) | 一种具有高氮复合陶瓷内衬层的铝合金熔炼炉构筑方法 | |
RU2617133C1 (ru) | Способ получения опорных плит для обжига керамических изделий | |
US3751571A (en) | Refractory cement lining for coreless induction furnaces | |
US11046618B2 (en) | Discrete solidification of melt infiltration | |
Wang et al. | Green synthesis of MgAlON refractories with high strength and excellent slag corrosion resistance | |
CN108395273A (zh) | 一种提高发泡陶瓷隔墙板耐火极限的生产工艺 | |
Guo et al. | Polymer-metal slurry reactive melt infiltration: A flexible and controllable ceramic modification strategy for irregular C/C components | |
JPS602661A (ja) | 熱処理炉用ロ−ル | |
JP6015143B2 (ja) | プラズマ照射加熱装置用のコリメータノズルの耐熱部材 | |
JPS631266B2 (ru) | ||
CN109175363A (zh) | 一种放电等离子烧结制备金属纤维烧结毡的方法 | |
JP6957544B2 (ja) | 黒鉛含有耐火物の製造方法 | |
JP5578068B2 (ja) | 結晶化ガラス物品の製造方法 |