RU2634767C2 - Способ получения изделий из высокопрочной керамики - Google Patents
Способ получения изделий из высокопрочной керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634767C2 RU2634767C2 RU2016109709A RU2016109709A RU2634767C2 RU 2634767 C2 RU2634767 C2 RU 2634767C2 RU 2016109709 A RU2016109709 A RU 2016109709A RU 2016109709 A RU2016109709 A RU 2016109709A RU 2634767 C2 RU2634767 C2 RU 2634767C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- strength
- alumina
- oxide
- plasma
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3203—Lithium oxide or oxide-forming salts thereof
-
- 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
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- 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
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
- C04B2235/3246—Stabilised zirconias, e.g. YSZ or cerium stabilised zirconia
-
- 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
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
-
- 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
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6583—Oxygen containing atmosphere, e.g. with changing oxygen pressures
-
- 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
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
- C04B35/486—Fine ceramics
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония, которая может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Для получения изделий из высокопрочной керамики в смесь плазмохимического ультрадисперсного порошка из тетрагонального оксида циркония (75-82 мас.%), оксида алюминия (15-20 мас.%) и оксида лития (3-5 мас.%) добавляют 2-5 мас.% концентрированного раствора гидроксида лития, смесь сушат при температуре 120-200°С в течение 24 часов. Полуфабрикат измельчают и прессуют в заготовки в пресс-форме при давлении 40-80 МПа. Заготовки спекают на воздухе при температуре 1500-1750°С в течение 15-40 минут. Технический результат изобретения – повышение прочности изделий. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения высокопрочных материалов, а именно к оксидной керамике алюминат-литиевого класса на основе оксида циркония.
Известен поликристаллический материал, способ и устройство для его получения, изделие из этого материала [RU 2199616, С30В 28/06, С30В 29/22, А61В 17/32, опуб. 27.02.2003], где материал состоит из кристаллов тетрагональной модификации диоксида циркония игольчатой или пластинчатой формы размерами не более 0,05 мм с соотношением длины и максимального поперечного сечения не менее 2:1, ориентированных параллельно своим длинным осям и образующих прямоугольную решетку. Материал получают методом плавления в холодном контейнере при горизонтальном перемещении его относительно индуктора.
Недостатком способа является сложность получения исходного материала методом плавления в холодном контейнере и недостаточная прочность керамического материала.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является изобретение «Шихта для изготовления керамики» [RU 2164503, С04В 35/488, С04В 35/119, опуб. 27.03.2001, бюл. №7]. Шихта содержит плазмохимическую смесь оксида алюминия, диоксида циркония, стабилизирующей его добавки и оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид лития 0,15-0,35; оксид алюминия 1,9-76,0; диоксида циркония стабилизированный - остальное. Предел прочности при изгибе образцов керамики, полученных из шихты, составлял до 1180 МПа.
Предлагаемый состав шихты не обеспечивает получения керамического материала с более высокими прочностными характеристиками.
Задачей изобретения является получение керамических изделий с более высокими прочностными характеристиками.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения высокопрочной керамики используют смесь из плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас. % оксида циркония, 15-20 мас. % оксида алюминия, 3-5 мас. % оксида лития и 2-5 мас. % концентрированного раствора гидроксида лития, смесь сушат при температуре 120-200°С в течение 24 часов в полуфабрикат, полуфабрикат измельчают и прессуют в пресс-форме при давлении 40-80 МПа в заготовки, которые спекают на воздухе при температуре 1500-1750°С в течение 15-40 минут.
Исходный ультрадисперсный порошок (УДП) оксида циркония, оксида алюминия и оксида лития в заданном соотношении элементов получают путем совместной денитрации водных растворов солей циркония, алюминия и лития в плазмохимическом реакторе, где раствор распыляют и подвергают разложению в потоке воздуха, нагретого до состояния низкотемпературной плазмы в высокочастотном индукционном электрическом разряде.
Средний размер частиц УДП составлял 30-40 нм. По данным рентгенофазового анализа УДП структура соединения характеризуется в виде твердого раствора, представленного 100% тетрагональной фазой окиси циркония, легирующие элементы не выделяются.
В порошок добавляют концентрированный раствор гидроксида лития, полученную смесь прессуют в заготовки в стальной пресс-форме давлением 40-70 МПа. Заготовки спекают в воздушной среде в печи, предварительно нагретой до 700-1100°С, затем печь нагревают до температуры спекания 1500-1750°С. После выхода на температуру спекания заготовку выдерживают 15-40 минут. Охлаждают изделие вместе с печью.
Усадка керамики при спекании составляет 25-27%. Структура керамического изделия получается в виде тетрагонально-моноклинной окиси циркония с соотношением до 10:1, другие фазы не выявляются. Плотность керамики составила 5500-5600 кг/м3, пористость 11-15%.
В ходе проведения опытов получали керамические образцы прямоугольной формы с размерами 50×5×5 мм. Образцы шлифовали, определяли предел прочности при изгибе. Результаты опытов представлены в таблице.
Из таблицы видно, что предлагаемый способ получения высокопрочной керамики с заявляемым составом и указанными параметрами спекания позволяет получать керамические изделия с более высоким пределом прочности при изгибе (не менее 1190 МПа), выше, чем у аналога.
Получаемый керамический материал может использоваться для изготовления лопаток газовых турбин и блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания и т.п.
Claims (1)
- Способ получения высокопрочной керамики с использованием плазмохимического ультрадисперсного порошка тетрагонального оксида циркония и оксида алюминия, отличающийся тем, что смесь из плазмохимического ультрадисперсного порошка, содержащего 75-82 мас. % оксида циркония, 15-20 мас. % оксида алюминия, 3-5 мас. % оксида лития, и 2-5 мас. % концентрированного раствора гидроксида лития сушат при температуре 120-200°С в течение 24 часов в полуфабрикат, полуфабрикат измельчают и прессуют при давлении 40-80 МПа в заготовки, которые спекают на воздухе при температуре 1500-1750°С в течение 15-40 минут.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109709A RU2634767C2 (ru) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Способ получения изделий из высокопрочной керамики |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109709A RU2634767C2 (ru) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Способ получения изделий из высокопрочной керамики |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016109709A RU2016109709A (ru) | 2017-09-21 |
| RU2634767C2 true RU2634767C2 (ru) | 2017-11-03 |
Family
ID=59930913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109709A RU2634767C2 (ru) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Способ получения изделий из высокопрочной керамики |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634767C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2085543C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-07-27 | Сибирский химический комбинат | Композиционный материал для высокопрочной керамики и способ его получения |
| RU2164503C2 (ru) * | 1999-05-21 | 2001-03-27 | Сибирский химический комбинат | Шихта для изготовления керамики |
| CN1587199A (zh) * | 2004-09-03 | 2005-03-02 | 湖北葛店开发区地大纳米材料制造有限公司 | 铝/钇/锆三元复合氧化物纳米结构团聚体粉末及其生产方法 |
| RU2341494C2 (ru) * | 2007-02-05 | 2008-12-20 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Композиционный керамический материал |
| US20120328879A1 (en) * | 2009-12-24 | 2012-12-27 | Saint-Gobian Centre De Recherches Et D'Etudes European | Powder comprising zirconia and alumina granules |
-
2016
- 2016-03-17 RU RU2016109709A patent/RU2634767C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2085543C1 (ru) * | 1994-09-30 | 1997-07-27 | Сибирский химический комбинат | Композиционный материал для высокопрочной керамики и способ его получения |
| RU2164503C2 (ru) * | 1999-05-21 | 2001-03-27 | Сибирский химический комбинат | Шихта для изготовления керамики |
| CN1587199A (zh) * | 2004-09-03 | 2005-03-02 | 湖北葛店开发区地大纳米材料制造有限公司 | 铝/钇/锆三元复合氧化物纳米结构团聚体粉末及其生产方法 |
| RU2341494C2 (ru) * | 2007-02-05 | 2008-12-20 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Композиционный керамический материал |
| US20120328879A1 (en) * | 2009-12-24 | 2012-12-27 | Saint-Gobian Centre De Recherches Et D'Etudes European | Powder comprising zirconia and alumina granules |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016109709A (ru) | 2017-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lóh et al. | A review of two-step sintering for ceramics | |
| JP6637956B2 (ja) | 焼結されたセラミック材料、焼結されたセラミック材料を得るための粉末組成物、その製造方法及びセラミック部品 | |
| JP5122527B2 (ja) | チタン酸アルミニウムマグネシウムの製造方法 | |
| Hotza et al. | Obtaining highly dense YSZ nanoceramics by pressureless, unassisted sintering | |
| JP5930317B2 (ja) | 高強度強靱性ＺｒＯ２‐Ａｌ２Ｏ３系固溶体セラミックスの作製法 | |
| Chinelatto et al. | Mechanisms of microstructure control in conventional sintering | |
| Xu et al. | Low-temperature fabrication of Al2O3-ZrO2 (Y2O3) nanocomposites through hot pressing of amorphous powders | |
| RU2691207C1 (ru) | Способ получения пористой керамики с бимодальным распределением пористости | |
| Bernard-Granger et al. | Densification mechanism involved during spark plasma sintering of a codoped α-alumina material: Part I. Formal sintering analysis | |
| RU2536593C1 (ru) | Способ получения керамики на основе диоксида циркония для реставрационной стоматологии | |
| JP5133208B2 (ja) | チタン酸アルミニウム系セラミックスの製造方法 | |
| RU2634767C2 (ru) | Способ получения изделий из высокопрочной керамики | |
| Anjali et al. | Low temperature in-situ reaction sintering of zircon: alumina composites trough spark plasma sintering | |
| Ertuğ et al. | The Effect of Mechanical Alloying on the Microhardness and Fracture Toughness of BaTiO_3 | |
| RU2414991C1 (ru) | Способ получения керамических изделий с наноразмерной структурой | |
| Porozova et al. | Influence of matrix replacement on consolidation processes of composite ceramic materials of ZrO 2-Al 2 O 3 system | |
| RU2428376C1 (ru) | Способ получения нитрида алюминия | |
| RU2636336C2 (ru) | Высокопрочная керамика | |
| Huang et al. | Sintering behaviour and properties of zirconia ceramics prepared by pressureless sintering | |
| RU2626866C1 (ru) | Способ получения изделий из высокопрочной керамики | |
| RU2540674C2 (ru) | Способ изготовления изделий из нитрида кремния | |
| RU2491253C1 (ru) | Способ изготовления заготовок керамических изделий | |
| Chen et al. | Preparation of γ-AlON transparent ceramics by pressureless sintering | |
| Luo et al. | Preparation of zirconia transparent ceramics by low temperature microwave sintering | |
| Al-Amin et al. | Fabrication methods and fracture behaviour of zirconia toughened alumina (ZTA) nano composite ceramic: A review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180318 |