RU91314U1 - LAMINATED HEAT-RESISTANT CONSTRUCTION MATERIAL FOR VOLUME-FORM PRODUCTS, PREVIOUSLY TIGLE (OPTIONS) - Google Patents
LAMINATED HEAT-RESISTANT CONSTRUCTION MATERIAL FOR VOLUME-FORM PRODUCTS, PREVIOUSLY TIGLE (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU91314U1 RU91314U1 RU2009130206/22U RU2009130206U RU91314U1 RU 91314 U1 RU91314 U1 RU 91314U1 RU 2009130206/22 U RU2009130206/22 U RU 2009130206/22U RU 2009130206 U RU2009130206 U RU 2009130206U RU 91314 U1 RU91314 U1 RU 91314U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- ceramic
- layer
- sublayer
- containing layer
- Prior art date
Links
Abstract
1. Слоистый жаростойкий конструкционный материал для изделий объемной формы, преимущественно тиглей, включающий не менее чем один несущий керамический слой, металлсодержащий слой и соединяющий их переходный металлокерамический подслой, сформированный плазменным напылением из материала обоих слоев, при этом несущий керамический слой выполнен плазменным напылением из оксида алюминия, переходный металлокерамический подслой состоит из оксида алюминия и жаропрочного сплава, например нихрома, со средним отношением содержания компонентов 1:1 по толщине подслоя, составляющей (5-20)·10-5 м, а металлсодержащий слой выполнен из жаропрочного сплава, например из нихрома. ! 2. Материал по п.1, характеризующийся тем, что имеет два несущих керамических слоя. ! 3. Материал по п.2, характеризующийся тем, что имеет металлсодержащий слой, между двумя несущими керамическими слоями и два переходных металлокерамических подслоя. ! 4. Материал по п.3, характеризующийся тем, что металлсодержащий слой выполнен плазменным напылением. ! 5. Материал по п.3, характеризующийся тем, что металлсодержащий слой и переходный металлокерамический подслой выполнены с нихромом, содержащим, мас.%: никель 80 и хром 20. ! 6. Материал по п.3, характеризующийся тем, что толщина каждого несущего керамического слоя, переходного металлокерамического подслоя и металлсодержащего слоя составляет от общей толщины материала, %: 43,0-47,0, 1,0-2,0, 5,0-10,0 соответственно. ! 7. Слоистый жаростойкий конструкционный материал для изделий объемной формы, преимущественно тиглей, включающий не менее, чем один несущий керамический слой, металлсодержащий слой и соединяющий их переходный металл�1. Layered heat-resistant structural material for products of volumetric shape, mainly crucibles, comprising at least one supporting ceramic layer, a metal-containing layer and a transition metal-ceramic transition layer connecting them, formed by plasma spraying from the material of both layers, while the supporting ceramic layer is made by plasma spraying of oxide aluminum, the transition metal-ceramic sublayer consists of aluminum oxide and a heat-resistant alloy, such as nichrome, with an average component content ratio 1: 1 to sublayer thickness of (5-20) · 10-5 m, and the metal-containing layer is made of a heat resistant alloy such as nichrome. ! 2. The material according to claim 1, characterized in that it has two supporting ceramic layers. ! 3. The material according to claim 2, characterized in that it has a metal-containing layer between two supporting ceramic layers and two transition metal-ceramic sublayers. ! 4. The material according to claim 3, characterized in that the metal-containing layer is made by plasma spraying. ! 5. The material according to claim 3, characterized in that the metal-containing layer and the transition metal-ceramic sublayer are made with nichrome, containing, wt.%: Nickel 80 and chromium 20.! 6. The material according to claim 3, characterized in that the thickness of each supporting ceramic layer, transition metal-ceramic sublayer and metal-containing layer is from the total thickness of the material,%: 43.0-47.0, 1.0-2.0, 5, 0-10.0 respectively. ! 7. Layered heat-resistant structural material for products of volumetric shape, mainly crucibles, including at least one supporting ceramic layer, a metal-containing layer and a transition metal connecting them�
Description
Полезная модель относится к области слоистых материалов, содержащих, в основном, керамику и имеющих металлсодержащий слой, изделия из которых работают в условиях высоких температур, коррозионных сред и знакопеременных термомеханических нагрузок в качестве многоразовых тиглей для плавления и термообработки высокотемпературных материалов.The utility model relates to the field of layered materials containing mainly ceramics and having a metal-containing layer, the products of which work under conditions of high temperatures, corrosive environments and alternating thermomechanical loads as reusable crucibles for melting and heat treatment of high-temperature materials.
При работе, например, тигля для выращивания оксидных монокристаллов, помещаемый в тигель материал проходит состояния расплавления и затвердевания и вследствие разности плотности этого материала в твердом и жидком состоянии тигель подвергается значительным знакопеременным нагрузкам. Материал тигля разрушается.When, for example, a crucible is used to grow oxide single crystals, the material placed in the crucible undergoes a state of melting and solidification and, due to the difference in density of this material in the solid and liquid state, the crucible is subjected to significant alternating loads. Crucible material is destroyed.
Одной из основных задач является создание материалов для повышения термостойкости и обеспечения эксплуатационной надежности изготавливаемых из них изделий: разработка составов и конструкций материалов, позволяющих изделиям из них длительно работать при высоких температурах, циклических термомеханических знакопеременных воздействиях и в коррозионных средах.One of the main tasks is the creation of materials to increase the heat resistance and ensure the operational reliability of products made from them: the development of compositions and designs of materials that allow products from them to work for a long time at high temperatures, cyclic thermomechanical alternating influences and in corrosive environments.
Известны многослойные конструкции из жаростойких материалов для плавильных металлургических емкостей: а.с. СССР №348614, С21С 5/52, з. 25.08.70., on. 23.08.72., п.РФ №2095192, В22Д 41/02 oп. 10.11.97., п. РФ №2222756, F27B 14/06, oп. 27.01.04., п.Японии №06-273062, F27B 14/10, on. 30.09.94., п.Японии №06-279983, F27B 14/10, oп. 04.10.94.Known multilayer structures made of heat-resistant materials for smelting metallurgical tanks: and.with. USSR No. 348614, C21C 5/52, s. 08/25/70., On. 08/23/72., P. Of the Russian Federation No. 2095192, V22D 41/02 op. 11/10/97., Clause of the Russian Federation No. 2222756, F27B 14/06, op. 01/27/04., Item of Japan No. 06-273062, F27B 14/10, on. 09/30/94., Item of Japan No. 06-279983, F27B 14/10, op. 10/04/94.
Однако, используемая в них керамика из оксида алюминия, например, для тиглей индукционных печей растрескивается и не выдерживает повторные нагревы и охлаждения плавильных устройств.However, the alumina ceramics used in them, for example, for crucibles of induction furnaces, crack and cannot withstand repeated heating and cooling of melting devices.
Известны также слоистые конструкции из материалов для тиглей индукционных печей, выполненные с металлсодержащим слоем: а.с. СССР №459651, F27B 14/02, з. 27.07.73., oп. 05.02.75. и а.с. СССР №659869, F27B 14/10, з. 04.02.76., on. 30.04.79., например, в одном из которых (а.с. СССР №1303803, F27B 14/10, з. 03.12.84., oп. 15.04.87.) со слоями оксидной керамики чередуются металлические слои, образуя слоистый металлокерамический композит.Also known are laminated structures made of materials for crucibles of induction furnaces made with a metal-containing layer: USSR No. 459651, F27B 14/02, s. 07.27.73., Op. 02/05/75. and A.S. USSR No. 659869, F27B 14/10, z. 02/04/76., On. 04/30/79., For example, in one of which (AS USSR No. 1303803, F27B 14/10, З. 03.12.84., Op. 15.04.87.) Metal layers alternate with layers of oxide ceramic, forming a layered cermet composite.
Однако, прочного соединения слоев либо прочности материала самих слоев, в известных многослойных конструкциях плавильных емкостей, в том числе и в слоистых тиглях, недостаточно, что не позволяет достичь им требуемой термостойкости и эксплуатационной надежности.However, the strong connection of the layers or the strength of the material of the layers themselves, in known multilayer designs of melting containers, including in layered crucibles, is not enough, which does not allow them to achieve the required heat resistance and operational reliability.
Известны также слоистые конструкции из различных керамических материалов, включающие металлические слои из платины или иридия, из которых выполнены тигли, например, для выращивания оксидных монокристаллов (п. Японии №4275995, С30В 15/10, oп. 01.10.92., п. Японии №7223896, С30В 15/12, on. 22.08.95., п. Японии №10-338593, С30В 15/10, on. 22.12.98., п. США №4444728, С30В 15/00, oп. 24.04.84.).Laminated constructions of various ceramic materials are also known, including metal layers of platinum or iridium, of which crucibles are made, for example, for growing oxide single crystals (Japan No. 4275995, С30В 15/10, op. 01.10.92., Japan. No. 7223896, С30В 15/12, on. 22.08.95., P. Japan No. 10-338593, С30В 15/10, on. 22.12.98., P. USA No. 4444728, С30В 15/00, op. 24.04. 84.).
Однако, выполнение материала слоев из керамических волокон, шариков, порошка оксида алюминия не позволяет осуществить жесткое соединение внутреннего металлического слоя тигля с наружным керамическим, создать конструкционный материал требуемой жаростойкости и прочную конструкцию тигля в целом. В условиях знакопеременных термомеханических нагрузок это приводит к снижению сроков эксплуатации тиглей, выполненных из известных слоистых материалов.However, the implementation of the material layers of ceramic fibers, balls, alumina powder does not allow for a rigid connection of the inner metal layer of the crucible with the outer ceramic, to create a structural material of the required heat resistance and a solid structure of the crucible as a whole. Under conditions of alternating thermomechanical loads, this leads to a decrease in the life of crucibles made of known layered materials.
Известен также слоистый конструкционный материал для высокотемпературного контейнера (п. Японии №1142384, С22С 5/04, F27B 14/10, oп.05.06.89.), состоящий из внутреннего слоя платины и соединенного с ним наружного слоя из оксида алюминия. В таком материале между внутренним и наружным слоями имеется защитная пленка окислов, стабилизированная при высокой температуре.Also known is a layered structural material for a high-temperature container (Japanese Patent No. 1142384, C22C 5/04, F27B 14/10, op.05.06.89.), Consisting of an inner layer of platinum and an outer layer of aluminum oxide connected to it. In such a material, between the inner and outer layers there is a protective film of oxides stabilized at high temperature.
Однако, наличие данной пленки, подавляющей улетучивание платины, не создает жесткого сцепления слоев конструкционного материала, что не способствует его достаточной термостойкости и требуемой эксплуатационной надежности изготавливаемых из него изделий.However, the presence of this film, which suppresses the volatilization of platinum, does not create a rigid adhesion of the layers of the structural material, which does not contribute to its sufficient heat resistance and the required operational reliability of products made from it.
Во всех приведенных известных материалах, форма соединения слоев характеризуется гладкой поверхностью соединения с простым рельефом, что не обеспечивает термостойкость и эксплуатационную надежность устройств, изготавливаемых с их применением.In all the known materials cited, the form of the connection of the layers is characterized by a smooth connection surface with a simple relief, which does not provide heat resistance and operational reliability of devices manufactured with their use.
Известны также слоистые жаростойкие конструкционные материалы, из которых выполнены: тигель для выращивания монокристаллов (свидетельство на полезную модель РФ №25740, С30В 15/10, oп. 20.10.02.), сосуды для варки и выработки стекла (п. Японии №1201033, С03В 5/08, oп.14.08.89., свидетельство на полезную модель РФ №77268, С03В 5/08, oп.20.10.08.).Laminated heat-resistant structural materials are also known, of which the following are made: crucible for growing single crystals (certificate for utility model of the Russian Federation No. 25740, С30В 15/10, op. 20.10.02.), Vessels for cooking and glass production (item No. Japan No. 1201033, C03B 5/08, op.14.08.89., Certificate for utility model of the Russian Federation No. 77268, C03B 5/08, op.20.10.08.).
Известные материалы выполнены плазменным напылением и включают металлсодержащий рабочий слой из материалов на основе платиноидов, а именно: из платины, и жестко соединенный с ним несущий слой из плазмокерамики, выполненной из оксида алюминия.Known materials are made by plasma spraying and include a metal-containing working layer of platinum-based materials, namely: platinum, and a carrier layer rigidly connected to it from plasma-ceramic made of alumina.
Наличие жесткой связи слоев, получаемой при плазменном напылении, за счет направленного внедрения материала одного слоя в другой по развитой поверхности их соединения, обеспечивает в определенной степени прочность слоистого материала.The presence of a rigid bond of the layers obtained by plasma spraying, due to the directed introduction of the material of one layer into another along the developed surface of their connection, provides a certain degree of strength of the layered material.
Однако, между слоями создается резкая граница, на которой концентрируются напряжения, возникшие из-за различий материалов слоев в коэффициентах термического расширения. Недостаточно высокие микрошероховатости слоя платины и слабая адгезия плазмокерамических частиц не позволяют достичь требуемого прочного сцепления слоев.However, a sharp boundary is created between the layers, on which stresses arising due to differences in the materials of the layers in the coefficients of thermal expansion are concentrated. Insufficiently high roughnesses of the platinum layer and poor adhesion of plasma-ceramic particles do not allow to achieve the required strong adhesion of the layers.
В условиях высоких температур, коррозионных сред и знакопеременных нагрузок в слоистом материале образуются трещины, что снижает термостойкость и эксплуатационную надежность изделий из них.Under conditions of high temperatures, corrosive environments and alternating loads, cracks form in the layered material, which reduces the heat resistance and operational reliability of products made of them.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков является слоистый жаростойкий конструкционный материал для изделий объемной формы, из которого выполнен контейнер для индукционной установки (свидетельство на полезную модель РФ №72052, F27B 14/08, С30В 15/10, oп. 27.03.08.), который предназначен для плавления и термообработки различных высокотемпературных материалов, включающий не менее, чем один, а именно: два несущих керамических слоя и металлсодержащий слой между ними, сформированный плазменным напылением. При этом, каждый несущий керамический слой выполнен и соединен с металлсодержащим слоем плазменным напылением, кроме того, керамический слой выполнен из оксида алюминия, а металлсодержащий слой - из жаропрочного сплава нихрома. Соединение керамического слоя с металлсодержащим слоем с помощью плазменного напыления хотя и приводит к механическому зацеплению частиц оксида алюминия за недостаточно высокие микрошероховатости нихрома, возникшие случайным образом в процессе напыления, но не обеспечивает требуемой величины механических сил соединения слоев.The closest to the claimed utility model in terms of essential features is a layered heat-resistant structural material for volumetric products from which the container for induction installation is made (certificate for utility model of the Russian Federation No. 72052, F27B 14/08, C30B 15/10, op. 27.03. 08.), which is intended for melting and heat treatment of various high-temperature materials, including at least one, namely: two bearing ceramic layers and a metal-containing layer between them formed by plasma spraying. In this case, each supporting ceramic layer is made and connected to the metal-containing layer by plasma spraying, in addition, the ceramic layer is made of aluminum oxide, and the metal-containing layer is made of heat-resistant nichrome alloy. The connection of the ceramic layer with the metal-containing layer by means of plasma spraying, although it leads to the mechanical engagement of alumina particles for insufficiently high nichrome micro roughnesses that occurred randomly during the spraying process, does not provide the required value of the mechanical forces of the layers connecting.
Прилипание деформированных плазмокерамических частиц к поверхности нихрома имеет незначительную величину вследствие слабых сил межмолекулярного взаимодействия различных по своей природе материалов: керамики в виде оксида алюминия, и металла - сплава нихрома, что также не вызывает прочного соединения слоев.The adhesion of deformed plasma-ceramic particles to the surface of nichrome is insignificant due to the weak forces of intermolecular interaction of materials of a different nature: ceramics in the form of aluminum oxide, and metal - an alloy of nichrome, which also does not cause a strong connection of the layers.
На границе керамического и металлсодержащего слоев возникают значительные термические напряжения. Низкая пластичность керамики не способствует релаксации этих напряжений, а ведет к образованию трещин на границе слоев. Слабая адгезия слоев практически не препятствует распространению трещин на границе между ними.At the boundary of the ceramic and metal-containing layers, significant thermal stresses arise. The low ductility of ceramics does not contribute to the relaxation of these stresses, but leads to the formation of cracks at the boundary of the layers. Weak adhesion of the layers practically does not prevent the propagation of cracks at the boundary between them.
В связи с этим происходит расслаивание металлсодержащего и керамического слоев конструкционного материала, что приводит к ухудшению теплостойкости, нарушению формы и снижению эксплуатационной надежности выполненных из него устройств.In this regard, there is a delamination of the metal-containing and ceramic layers of the structural material, which leads to deterioration of heat resistance, disruption of shape and a decrease in the operational reliability of devices made from it.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение термостойкости и эксплуатационной надежности слоистого конструкционного материала и изготавливаемых из него изделий.The task to which the claimed utility model is directed is to increase the heat resistance and operational reliability of a layered structural material and products made from it.
Поставленная задача решается за счет технического результата: повышения прочности соединения несущего керамического слоя и металлсодержащего слоя за счет создания высокого адгезионно-когезионного взаимодействия на границе слоев и нераспространения трещин керамического слоя.The problem is solved due to the technical result: increasing the bond strength of the supporting ceramic layer and the metal-containing layer by creating a high adhesive-cohesive interaction at the layer boundary and non-propagation of cracks in the ceramic layer.
Для достижения указанного технического результата в соответствии с первым из вариантов предлагается слоистый жаростойкий конструкционный материал, состоящий из не менее, чем одного несущего керамического слоя, металлсодержащего слоя и соединяющего их переходного металлокерамического подслоя из частиц материала обоих слоев, при этом, несущий керамический слой выполнен плазменным напылением из оксида алюминия, переходный металлокерамический подслой состоит из оксида алюминия и жаропрочного сплава, например, нихрома, со средним отношением содержания компонентов 1:1 по толщине подслоя, составляющей (5-20)·10-5 м, а металлсодержащий слой выполнен из жаропрочных сплавов, например нихрома.To achieve the specified technical result, in accordance with the first of the options, a layered heat-resistant structural material is proposed, consisting of not less than one supporting ceramic layer, a metal-containing layer and a transition metal-ceramic transition layer connecting them from material particles of both layers, while the supporting ceramic layer is made of plasma by spraying from aluminum oxide, the transition metal-ceramic sublayer consists of aluminum oxide and a heat-resistant alloy, for example, nichrome, with an average ratio the content of components 1: 1 over the thickness of the sublayer, component (5-20) · 10 -5 m, and the metal-containing layer is made of heat-resistant alloys, such as nichrome.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, материал может иметь два несущих керамических слоя.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the material may have two supporting ceramic layers.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, материал может иметь металлсодержащий слой, между двумя несущими керамическими слоями.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the material may have a metal-containing layer between two supporting ceramic layers.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, металлсодержащий слой может быть выполнен плазменным напылением.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the metal-containing layer can be performed by plasma spraying.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, металлсодержащий слой и переходный керамический подслой могут быть выполнены с нихромом, содержащим в мас.%: никеля - 80, хрома - 20.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the metal-containing layer and the transition ceramic sublayer can be made with nichrome containing in wt.%: Nickel - 80, chromium - 20.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели, толщина каждого несущего керамического слоя, переходного металлокерамического подслоя и металлсодержащего слоя может составлять от общей толщины материала в %: 43,0-47,0, 1,0-2,0, 5,0-10, соответственно.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the thickness of each supporting ceramic layer, transition metal-ceramic sublayer and metal-containing layer may be from the total thickness of the material in%: 43.0-47.0, 1.0-2.0, 5.0 -10, respectively.
Предложенный слоистый конструкционный материал является устройством, в котором заявляемое сочетание материалов его слоев, форма их выполнения именно плазменным напылением, размеры по толщине и соотношение компонентов в материале слоев позволяют получить новое качественное изделие высокой прочности с усиленным механическим и межмолекулярным сцеплением слоев для сложных условий знакопеременных термомеханических нагрузок, например, при повторяющихся процессах затвердевания расплава.The proposed layered structural material is a device in which the claimed combination of materials of its layers, the form of their execution is by plasma spraying, thicknesses and the ratio of components in the material of the layers allow to obtain a new high-quality product with high strength with enhanced mechanical and intermolecular adhesion of the layers for difficult conditions of alternating thermomechanical loads, for example, during repeated processes of solidification of the melt.
Наличие в конструкционном материале гетерофазного переходного слоя увеличивает протяженность границ сцепления металлсодержащего и керамического слоев за счет активного взаимодействия химически эквивалентных частиц этих слоев. Так, оксиды алюминия переходного подслоя взаимодействуют с оксидами алюминия керамического слоя, а металлические частицы переходного подслоя взаимодействуют с металлическим слоем.The presence of a heterophase transition layer in the structural material increases the extent of the adhesion boundaries of the metal-containing and ceramic layers due to the active interaction of chemically equivalent particles of these layers. Thus, aluminum oxides of the transition sublayer interact with aluminum oxides of the ceramic layer, and metal particles of the transition sublayer interact with the metal layer.
Такое сцепление - когезионное взаимодействие характеризуется высокими силами притяжения одинаковых молекул и, следовательно, значительными силами сцепления переходного подслоя с металлсодержащим и керамическим слоями.Such cohesion - cohesive interaction is characterized by high attractive forces of identical molecules and, therefore, significant cohesive forces of the transitional sublayer with metal-containing and ceramic layers.
Следует отметить, что выражение «химически эквивалентны» является общепринятым, обозначает равноценность (эквивалентность) частиц для образования межмолекулярных (химических) связей. (Политехнический словарь, М., «Советская энциклопедия», 1989 г., стр.608).It should be noted that the expression "chemically equivalent" is generally accepted, means the equivalence (equivalence) of particles for the formation of intermolecular (chemical) bonds. (Polytechnical Dictionary, M., "Soviet Encyclopedia", 1989, p. 608).
На увеличенной границе соединения слоев, прилипание разнородных молекул (металла и оксида алюминия) - адгезионное взаимодействие также усиливается.At the enlarged interface between the layers, the adhesion of dissimilar molecules (metal and aluminum oxide) - adhesive interaction is also enhanced.
Кроме того, возможная трещина, легко возникшая в хрупком керамическом материале, не проходит в более вязкий материал переходного слоя, который является гетерофазным, состоящим из оксидных и металлических частиц. По-видимому трещина затупляется на границе раздела фаз в зоне микроскопических изменений, где, вероятно, происходит поглощение ее энергии. Вследствие этого, трещина, скорее всего, и не нарушает сплошности ни переходного, ни металлсодержащего слоев.In addition, a possible crack that easily occurs in a brittle ceramic material does not pass into the more viscous material of the transition layer, which is heterophasic, consisting of oxide and metal particles. Apparently, the crack becomes dull at the phase boundary in the area of microscopic changes, where its energy is likely to be absorbed. As a result of this, the crack most likely does not violate the continuity of either the transition layer or the metal-containing layer.
В предлагаемой полезной модели все слои зависят друг от друга и каждый из них влияет на выполнение функций других слоев.In the proposed utility model, all layers depend on each other and each of them affects the performance of the functions of other layers.
Выполнение плазменным напылением керамического слоя из оксида алюминия и переходного слоя из оксида алюминия и жаропрочного сплава, например нихрома, а также соединение слоев и подслоя плазменным напылением именно при среднем соотношении компонентов подслоя 1:1 и его толщине (50-200)·104 м, а также при выполнении металлсодержащего слоя из жаропрочного сплава и оксида алюминия позволяет осуществить направленное формирование жаропрочного слоистого материала.Plasma spraying of a ceramic layer of aluminum oxide and a transition layer of aluminum oxide and a heat-resistant alloy, such as nichrome, as well as the combination of layers and sublayer by plasma spraying precisely with an average ratio of the components of the sublayer 1: 1 and its thickness (50-200) · 10 4 m , as well as when performing a metal-containing layer of a heat-resistant alloy and aluminum oxide, it is possible to carry out directional formation of a heat-resistant layered material.
Использование в качестве материала керамического слоя тугоплавного оксида алюминия позволяет рассматривать полученный плазменным напылением керамический слой, как упрочняюще-защитный и теплоизоляционный, способствующий повышению теплостойкости всего заявляемого материала.The use of a ceramic layer of refractory aluminum oxide as a material makes it possible to consider the ceramic layer obtained by plasma spraying as a reinforcing-protective and heat-insulating layer, which enhances the heat resistance of the entire claimed material.
Выполнение переходного подслоя из материала обоих слоев с экспериментально полученным средним по толщине подслоя соотношением компонентов 1:1 позволяет осуществлять функцию сглаживания разности физических свойств металла и керамики.The implementation of the transition sublayer of the material of both layers with the experimentally obtained average thickness of the sublayer ratio of the components 1: 1 allows you to perform the function of smoothing the difference in physical properties of the metal and ceramics.
Толщина переходного слоя (5-20)·10-5 м необходима и достаточна для образования нужного количества материала, формирующего равномерный слой с требуемыми свойствами.The thickness of the transition layer (5-20) · 10 -5 m is necessary and sufficient for the formation of the desired amount of material, forming a uniform layer with the desired properties.
Приведенное выполнение слоистого жаропрочного конструкционного материала позволяет повысить прочность соединения керамического и металлсодержащего слоев.The above implementation of the layered heat-resistant structural material allows to increase the strength of the connection of ceramic and metal-containing layers.
Для достижения указанного технического результата в соответствии со вторым вариантом осуществления полезной модели предлагается конструкционный жаростойкий материал для изделий объемной формы, преимущественно тиглей, который включает не менее, чем один несущий керамический слой, металлсодержащий слой и соединяющий их переходный металлокерамический подслой, сформированный плазменным напылением из материала обоих слоев, при этом, несущий керамический слой выполнен плазменным напылением из оксида алюминия, переходный подслой состоит из оксида алюминия и нихрома со средним отношением содержания компонентов 1:1 по толщине подслоя, составляющей (5-20)·10-5 м, а металлсодержащий слой состоит из оксида алюминия и нихрома с отношением содержания нихрома к оксиду алюминия 5:1 по толщине слоя.To achieve the technical result in accordance with the second embodiment of the utility model, a heat-resistant structural material is proposed for bulk products, mainly crucibles, which includes at least one supporting ceramic layer, a metal-containing layer and a transition metal-ceramic sublayer connecting them by plasma spraying from a material both layers, in this case, the supporting ceramic layer is made by plasma spraying of aluminum oxide, the transition sublayer of the state t of aluminum oxide and nichrome with an average ratio of component content 1: 1 over the thickness of the sublayer, component (5-20) · 10 -5 m, and the metal-containing layer consists of aluminum oxide and nichrome with a ratio of nichrome to alumina 5: 1 by layer thickness.
Выполнение в слоистом материале по второму варианту металлсодержащего слоя из тугоплавного оксида алюминия и жаропрочного металла-нихрома, при экспериментально найденном соотношении компонентов: нихрома к оксиду алюминия 5:1, позволяет за счет значительного числа химически эквивалентных частиц компонентов слоев и подслоя на их границе создать конструкцию материала с высоким уровнем адгезионно-когезионного взаимодействия ее элементов, тем самым повысить прочность соединения несущего керамического и металлсодержащего слоев.The implementation in the laminate according to the second embodiment of the metal-containing layer of refractory alumina and heat-resistant metal-nichrome, with the experimentally found ratio of components: nichrome to alumina 5: 1, allows due to the significant number of chemically equivalent particles of the components of the layers and the sublayer at their boundary to create a design material with a high level of adhesive-cohesive interaction of its elements, thereby increasing the strength of the connection of the bearing ceramic and metal-containing layers.
В заявленном материале, выполненном по второму варианту, так же как и по первому, могут быть два керамических слоя и размещенный между ними металлсодержащий слой, а также два переходных подслоя между каждым из керамических слоев и металлсодержащим слоем.In the claimed material, made according to the second embodiment, as well as according to the first, there can be two ceramic layers and a metal-containing layer placed between them, as well as two transitional sublayers between each of the ceramic layers and the metal-containing layer.
Использование в материале двух переходных слоев позволяет увеличить протяженность границы адгезионно-когезионного взаимодействия слоев и увеличить объем материала переходных подслоев, препятствующего распространению возможных трещин керамического слоя.The use of two transition layers in the material allows one to increase the length of the boundary of the adhesive-cohesive interaction of the layers and to increase the volume of the material of the transition sublayers, which prevents the propagation of possible cracks in the ceramic layer.
Указанный состав и расположение слоев и подслоев вместе с составом жаропрочного металла-нихрома из 80 мас.% никеля и 20 мас.% хрома позволяют создать прочные границы между слоями в заявленном устройстве и сформировать его способность к затуплению случайно возникших трещин.The specified composition and arrangement of layers and sublayers together with the composition of heat-resistant metal-nichrome from 80 wt.% Nickel and 20 wt.% Chromium allow you to create strong boundaries between the layers in the claimed device and form its ability to blunt accidentally occurring cracks.
Для достижения указанного технического результата в соответствии с третьим вариантом предлагается слоистый жаростойкий конструкционный материал для изделий объемной формы, преимущественно тиглей, включающий не менее, чем один несущий керамический слой, металлсодержащий слой и соединяющий их переходный металлокерамический подслой, сформированный плазменным напылением из материала обоих слоев, при этом, несущий керамический слой выполнен плазменным напылением из оксида алюминия, переходный металлокерамический подслой состоит из оксида алюминия и платины со средним отношением содержания компонентов 1:1 по толщине подслоя, составляющей (5-20)·10-5 м, а металлсодержащий слой выполнен из платины.To achieve the specified technical result, in accordance with the third embodiment, a layered heat-resistant structural material is proposed for volumetric products, mainly crucibles, including at least one supporting ceramic layer, a metal-containing layer and a transition metal-ceramic sublayer connecting them, formed by plasma spraying from the material of both layers, in this case, the supporting ceramic layer is made by plasma spraying of aluminum oxide, the transition metal-ceramic sublayer consists of approx aluminum oxide and platinum with an average ratio of component content 1: 1 over the thickness of the sublayer, component (5-20) · 10 -5 m, and the metal-containing layer is made of platinum.
Выполнение в данном варианте слоистого материала с металлсодержащим слоем из такого жаропрочного материала, как платина, а также создание переходного слоя металлокерамическим из вязкой платины, упрочненной частицами оксида алюминия, одновременно с достаточно высоким адгезионно-когезионным взаимодействием между слоями позволяет создать слоистый материал с высокой жаростойкостью.The implementation in this embodiment of a layered material with a metal-containing layer of a heat-resistant material such as platinum, as well as the creation of a transition layer of cermet from viscous platinum hardened by aluminum oxide particles, simultaneously with a sufficiently high adhesive-cohesive interaction between the layers, allows you to create a layered material with high heat resistance.
В слоистых жаропрочных конструкционных материалах, выполненных по любому из указанных трех вариантов, в частных случаях реализации полезных моделей указаны толщины каждого слоя и переходного подслоя в процентном отношении от общей толщины всего материала. Такое распределение толщин способствуют созданию монолитной конструкции с высокой прочностью самих слоев и границ между ними.In layered heat-resistant structural materials made according to any of the above three options, in particular cases of the implementation of utility models, the thicknesses of each layer and the transition sublayer are indicated as a percentage of the total thickness of the entire material. This distribution of thicknesses contributes to the creation of a monolithic structure with high strength of the layers themselves and the boundaries between them.
Совокупность всех существенных признаков полезной модели - признаков, влияющих на достижение технического результата, в трех вариантах ее выполнения неизвестна из уровня техники, следовательно, она является новой.The totality of all the essential features of a utility model — features that affect the achievement of a technical result, in three versions of its implementation is unknown from the prior art, therefore, it is new.
Возможность осуществления всех вариантов реализации группы полезных моделей, охарактеризованных приведенными выше совокупностями признаков, а также возможность реализации назначения полезной модели может быть подтверждена описанием возможных конструкций слоистого материала, выполненных в соответствии с настоящей полезной моделью, что поясняется чертежом. Ниже приводятся примеры выполнения слоистого конструкционного материала для жаростойких изделий объемной формы, преимущественно тиглей, в соответствии с заявляемой полезной моделью.The possibility of implementing all the options for implementing the group of utility models characterized by the above sets of features, as well as the possibility of realizing the purpose of the utility model can be confirmed by a description of the possible structures of the layered material made in accordance with this utility model, which is illustrated by the drawing. The following are examples of the implementation of the layered structural material for heat-resistant products of volumetric shape, mainly crucibles, in accordance with the claimed utility model.
Сущность полезной модели поясняется чертежами и фотоснимком, на которых представлены варианты ее осуществления: слоистый материал на участке стенки тигля в ее поперечном сечении,The essence of the utility model is illustrated by drawings and a photograph showing options for its implementation: layered material on a section of the crucible wall in its cross section,
Фиг.1 - первый вариант осуществления полезной модели (в частном случае ее реализации), где:Figure 1 - the first embodiment of the utility model (in the particular case of its implementation), where:
1 - несущий керамический слой из оксида алюминия;1 - supporting ceramic layer of aluminum oxide;
2 - металлсодержащий слой из жаропрочного сплава, например нихрома;2 - a metal-containing layer of a heat-resistant alloy, for example nichrome;
3 - переходный металлокерамический подслой из жаропрочного сплава, например нихрома и оксида алюминия с их отношением 1:1.3 - transition metal-ceramic sublayer of a heat-resistant alloy, for example nichrome and aluminum oxide with their ratio 1: 1.
Фиг.2 - второй вариант осуществления полезной модели (в частном случае ее реализации), где:Figure 2 is a second embodiment of a utility model (in the particular case of its implementation), where:
1 - несущий керамический слой из оксида алюминия;1 - supporting ceramic layer of aluminum oxide;
2 - металлсодержащий слой из жаропрочного сплава, например нихрома, и оксида алюминия с их отношением 5:1;2 - a metal-containing layer of a heat-resistant alloy, for example nichrome, and aluminum oxide with their ratio 5: 1;
3 - переходный металлокерамический подслой из жаропрочного сплава, например нихрома, и оксида алюминия с их отношением 1:1.3 - transition metal-ceramic sublayer of a heat-resistant alloy, for example nichrome, and aluminum oxide with their ratio 1: 1.
Фиг.3 - третий вариант осуществления полезной модели, где:Figure 3 is a third embodiment of a utility model, where:
1 - несущий керамический слой из оксида алюминия;1 - supporting ceramic layer of aluminum oxide;
2 - металлсодержащий слой из платины;2 - a metal-containing layer of platinum;
3 - переходный металлокерамический подслой из платины и оксида алюминия.3 - transition metal-ceramic sublayer of platinum and alumina.
Фиг.4 - микроструктура слоистого материала, увеличение 250.Figure 4 - the microstructure of the layered material, an increase of 250.
На фотоснимке показана микроструктура шлифа слоистого жаростойкого конструкционного материала, аналогичная для любого из вариантов полезной модели, и представленная для ее основного - первого, варианта:The photograph shows the microstructure of a thin section of a layered heat-resistant structural material, similar for any of the variants of the utility model, and presented for its main - the first, variant:
1 - темное поле - керамический слой (оксид алюминия);1 - dark field - ceramic layer (aluminum oxide);
2 - светлое поле - металлсодержащий слой (нихром);2 - bright field - metal-containing layer (nichrome);
3 - пестрое поле - переходный металлокерамический подслой (нихром и оксид алюминия).3 - motley field - transition metal-ceramic sublayer (nichrome and alumina).
Слоистый жаростойкий конструкционный материал для изделий объемной формы, преимущественно тиглей, включает не менее, чем один керамический слой 1, металлсодержащий слой 2 и соединяющий их переходный металлокерамический подслой 3, сформированный плазменным напылением из материала обоих слоев. При этом, несущий керамический слой 1 выполнен плазменным напылением из оксида алюминия.Layered heat-resistant structural material for products of volumetric shape, mainly crucibles, includes at least one ceramic layer 1, a metal-containing layer 2 and a transition metal-ceramic transition layer 3 connecting them, formed by plasma spraying from a material of both layers. In this case, the supporting ceramic layer 1 is made by plasma spraying of aluminum oxide.
Согласно первому варианту выполнения полезной модели, металлсодержащий слой 2 выполнен из жаропрочного сплава, например, нихрома, переходный подслой 3 состоит из оксида алюминия и нихрома со средним отношением компонентов 1:1 по толщине подслоя, составляющей (5-20)·10-5 м.According to the first embodiment of the utility model, the metal-containing layer 2 is made of a heat-resistant alloy, for example, nichrome, the transitional sublayer 3 consists of aluminum oxide and nichrome with an average component ratio of 1: 1 over the thickness of the sublayer, component (5-20) · 10 -5 m .
Пример 1 (для первого варианта полезной модели).Example 1 (for the first version of the utility model).
Материал имеет два несущих керамических слоя 1, металлсодержащий слой 2, выполненный плазменным напылением между двумя слоями 1, и два переходных металлокерамических слоя 3. Слой 2 и подслой 3 выполнены с нихромом, содержащим 80 мас.% никеля и 20 мас.% хрома. Толщина каждого слоя и подслоя составляет: керамический - 400·10-5 м, переходный - 12,5·10-5 м, металлсодержащий - 60·10-5 м, что составляет от общей толщины слоистого материала в %: 45,2; 1,4; 6,7, соответственно.The material has two supporting ceramic layers 1, a metal-containing layer 2, made by plasma spraying between two layers 1, and two transition metal-ceramic layers 3. Layer 2 and sublayer 3 are made with nichrome containing 80 wt.% Nickel and 20 wt.% Chromium. The thickness of each layer and sublayer is: ceramic - 400 · 10 -5 m, transitional - 12.5 · 10 -5 m, metal-containing - 60 · 10 -5 m, which is% of the total thickness of the layered material: 45.2; 1.4; 6.7, respectively.
Согласно второму варианту выполнения материала металлсодержащий слой 2 выполнен из нихрома и оксида алюминия с отношением содержания компонентов: нихрома к оксиду алюминия по толщине слоя 5:1. Переходный подслой 3 состоит из оксида алюминия и нихрома со средним отношением компонентов 1:1 по толщине подслоя, составляющей (5-20)·10-5 м.According to a second embodiment of the material, the metal-containing layer 2 is made of nichrome and aluminum oxide with a ratio of the content of components: nichrome to aluminum oxide in the thickness of the layer 5: 1. The transitional sublayer 3 consists of aluminum oxide and nichrome with an average component ratio of 1: 1 over the thickness of the sublayer, component (5-20) · 10 -5 m
Пример 2 (для второго варианта полезной модели)Example 2 (for the second variant of the utility model)
Материал имеет два несущих керамических слоя 1, металлсодержащий слой 2, выполненный плазменным напылением между двумя слоями 1 и два переходных металлокерамических слоя 3. Слои 2 и 3 выполнены с нихромом, содержащим 80 мас.% никеля и 20 мас.% хрома. Толщина каждого слоя и подслоя составляет: керамический - 500·10-5 м, переходный - 12,5·10-5 м, металлосодержащий - 350·10-5 м, что составляет от общей толщины слоистого материала в %: 36,3; 0,91; 25,5, соответственно.The material has two supporting ceramic layers 1, a metal-containing layer 2, made by plasma spraying between two layers 1 and two transition metal-ceramic layers 3. Layers 2 and 3 are made with nichrome containing 80 wt.% Nickel and 20 wt.% Chromium. The thickness of each layer and sublayer is: ceramic - 500 · 10 -5 m, transitional - 12.5 · 10 -5 m, metal-containing - 350 · 10 -5 m, which is% of the total thickness of the layered material: 36.3; 0.91; 25.5, respectively.
Согласно третьему варианту выполнения полезной модели, металлсодержащий слой 2 выполнен из платины, переходный подслой 3 состоит из платины и оксида алюминия, со средним отношением компонентов 1:1 по толщине подслоя 3, составляющей (5-20)·10-5 м.According to the third embodiment of the utility model, the metal-containing layer 2 is made of platinum, the transitional sublayer 3 consists of platinum and alumina, with an average ratio of components 1: 1 over the thickness of the sublayer 3, which is (5-20) · 10 -5 m.
Пример 3 (для третьего варианта полезной модели)Example 3 (for the third embodiment of the utility model)
Толщина керамического слоя 1, переходного подслоя 3 и металлсодержащего слоя 2 составляет: 900·10-5 м, 12,5·10-5 м, 55·10-5 м, соответственно, что составляет от общей толщины всего материала, в %: 93,0; 1,3; 5,7, соответственно.The thickness of the ceramic layer 1, the transitional sublayer 3 and the metal-containing layer 2 is: 900 · 10 -5 m, 12.5 · 10 -5 m, 55 · 10 -5 m, respectively, which is the total thickness of the entire material, in%: 93.0; 1.3; 5.7, respectively.
Получение заявляемого материала осуществляют по технологии с применением известных способов и оборудования.Obtaining the claimed material is carried out by technology using known methods and equipment.
В соответствии с первым и вторым вариантами реализации полезной модели производят изготовление всего слоистого жаростойкого конструкционного материала, используя устройства для плазменного напыления: установку плазменного напыления, состоящую из аппарата УМП-6, камеры-полуавтомата 15 В-Б, снабженных дополнительным устройством подачи металлической проволоки - полуавтоматом сварочным ПДГ-519.In accordance with the first and second embodiments of the utility model, the entire layered heat-resistant structural material is manufactured using plasma spraying devices: a plasma spraying unit consisting of a UMP-6 apparatus, a 15-V semi-automatic chamber equipped with an additional metal wire feed device - semiautomatic device welding PDG-519.
Для этого берут порошок электрокорунда (оксида алюминия) марки 25А по ГОСТ 28818-90 фракции Е-180 с крупностью частиц 6,3·10-5 м и проволоку нихрома Х20Н80, содержащего 80 мас.% никеля и 20 мас.% хрома, диаметром 12·10-4 м.For this, electrocorundum powder (aluminum oxide) of grade 25A is taken according to GOST 28818-90 of fraction E-180 with a particle size of 6.3 · 10 -5 m and a nichrome wire X20H80 containing 80 wt.% Nickel and 20 wt.% Chromium, with a diameter 12 · 10 -4 m.
Первоначально напыляют на оправку плазмокерамический слой 1 из оксида алюминия для первого варианта полезной модели 45%, а для второго - 36% от общей расчетной толщины всего материала. Затем включают механизм подачи проволоки и в плазму вводят нихромовую проволоку, без выключения подачи порошка оксида алюминия. Скорость подачи нихромовой проволоки постепенно поднимают от нуля до величины, необходимой и достаточной для получения переходного подслоя 3 со средним отношением содержания компонентов: нихрома и оксида алюминия 1:1. Толщина переходного подслоя 3 колеблется в диапазоне (5-20)·10-5 м и определяется экспериментально временем напыления. Затем для получения металлсодержащего слоя в первом варианте исполнения полезной модели производят плазменное напыление нихрома за счет подачи в рабочую зону только одной нихромовой проволоки.Initially, a plasma-ceramic layer 1 of aluminum oxide is sprayed onto the mandrel for the first embodiment of the utility model of 45%, and for the second - 36% of the total estimated thickness of the entire material. Then the wire feeder is turned on and a nichrome wire is introduced into the plasma, without turning off the supply of alumina powder. The feed rate of the nichrome wire is gradually raised from zero to the value necessary and sufficient to obtain a transitional sublayer 3 with an average ratio of the content of components: nichrome and aluminum oxide 1: 1. The thickness of the transitional sublayer 3 varies in the range (5-20) · 10 -5 m and is determined experimentally by the deposition time. Then, to obtain a metal-containing layer in the first embodiment of the utility model, plasma spraying of nichrome is performed by feeding only one nichrome wire into the working area.
По второму варианту исполнения полезной модели для получения металлсодержащего слоя при одновременном вводе в плазму порошка оксида алюминия и нихромовой проволоки меняется режим подачи компонентов: нихрома - 5 частей, оксида алюминия - 1 часть. Затем с целью реализации полезной модели, как по первому, так и по второму варианту, для получения второго переходного подслоя 3 скорость подачи нихромовой проволоки уменьшается для создания в подслое среднего отношения нихрома к оксиду алюминия 1:1. Временем напыления экспериментально определяется толщина этого переходного подслоя 3, которая колеблется в диапазоне (5-20)·10-5 м. Далее, как для первого, так и для второго вариантов реализации полезной модели, снова напыляют второй керамический слой 1 из оксида алюминия. Затем изделие, например тигель, полученный с применением нового заявляемого материала, подвергается обжигу при 1200°С.According to the second embodiment of the utility model, to obtain a metal-containing layer while simultaneously introducing aluminum oxide powder and nichrome wire into the plasma, the feeding mode of the components changes: nichrome - 5 parts, aluminum oxide - 1 part. Then, in order to implement a utility model, both in the first and in the second variant, to obtain the second transitional sublayer 3, the feed rate of the nichrome wire is reduced to create an average 1: 1 ratio of nichrome to alumina in the sublayer. The thickness of this transitional sublayer 3, which varies in the range (5-20) · 10 -5 m, is experimentally determined by the spraying time. Further, for both the first and second embodiments of the utility model, the second ceramic layer 1 of aluminum oxide is again sprayed. Then the product, for example a crucible obtained using the new inventive material, is fired at 1200 ° C.
В соответствии с третьим вариантом реализации полезной модели вначале методами сварки и пластической деформации изготавливают оболочку из платины, которая в слоистом материале является металлсодержащим слоем 2. Затем с помощью указанных выше устройств плазменного напыления, на металлсодержащий - платиновый слой 2 наносят переходный подслой 3, формируя его из платины и оксида алюминия. Для этого берут порошок оксида алюминия электрокорунда марки 25А по ГОСТ 28819 фракции F-180 с крупностью частиц 63·10-6 м и порошок платины по ГОСТ 14837-79 фракции (63+40)·10-6 м. Получение переходного подслоя 3 производят при одновременном вводе в струю плазмы керамического и платинового порошков в соотношении 1:1. Переходный подслой 3 имеет такое же среднее отношение содержания компонентов: платины и оксида алюминия. Толщина переходного подслоя 3 регулируется временем совместного напыления платины и оксида алюминия. Керамический слой 1 выполняют в режиме плазменного напыления, который выбирается в соответствии с габаритами изготавливаемого изделия для обеспечения его номинальной жесткости и прочности.In accordance with the third embodiment of the utility model, first, by means of welding and plastic deformation, a shell is made of platinum, which in the laminate is a metal-containing layer 2. Then, using the above plasma spraying devices, a transitional sublayer 3 is applied to the metal-containing platinum layer 2, forming it from platinum and alumina. To do this, take aluminum oxide powder of aluminum oxide grade 25A according to GOST 28819 fraction F-180 with a particle size of 63 · 10 -6 m and platinum powder according to GOST 14837-79 fraction (63 + 40) · 10 -6 m. Obtaining a transitional sublayer 3 produce with simultaneous introduction into the plasma jet of ceramic and platinum powders in a ratio of 1: 1. The transition sublayer 3 has the same average ratio of the content of components: platinum and alumina. The thickness of the transitional sublayer 3 is controlled by the time of joint deposition of platinum and alumina. The ceramic layer 1 is performed in a plasma spraying mode, which is selected in accordance with the dimensions of the manufactured product to ensure its nominal stiffness and strength.
Аналогично приведенным примерам, изготавливались тигли со слоистыми жаростойкими конструкционными материалами в соответствии с первым вариантом полезной модели для толщин переходного металлокерамического подслоя 5·10-5 м и 20·10-5 м, входящих в заявляемый диапазон толщин подслоя.Similarly to the above examples, crucibles were made with layered heat-resistant structural materials in accordance with the first embodiment of the utility model for transition metal-ceramic sublayer thicknesses of 5 · 10 -5 m and 20 · 10 -5 m included in the claimed range of sub-layer thicknesses.
Кроме того, в качестве материала металлсодержащего слоя и металлического компонента переходного подслоя брали аналогичный нихрому, но более жаропрочный сплав - фехраль, содержащий в мас.%: хром - до 27, алюминий - до 5, железо - остальное, являющийся техническим эквивалентом нихрому: выполняющим те же функции, тем же способом и с тем же результатом.In addition, the material of the metal-containing layer and the metal component of the transitional sublayer was taken similar to nichrome, but a more heat-resistant alloy - fechral, containing in wt.%: Chromium - up to 27, aluminum - up to 5, iron - the rest, which is the technical equivalent of nichrome: the same functions in the same way and with the same result.
Также аналогично приведенным примерам реализации полезной модели в соответствии со вторым и третьим ее вариантами, проводили изготовление тиглей со слоистым жаростойким конструкционным материалом с размерами толщин переходного металлокерамического слоя 5·10-5 м и 20·10-5 м, входящими в диапазон их заявляемых значений.Also similar to the given examples of the implementation of the utility model in accordance with its second and third options, we made crucibles with a layered heat-resistant structural material with thicknesses of the transition metal-ceramic layer of 5 · 10 -5 m and 20 · 10 -5 m, which are in the range of their declared values .
Предлагаемый материал, в соответствии с вариантами полезных моделей, может быть использован для изготовления изделий объемной формы, преимущественно тиглей для плавки металлов и шлиховых материалов, для варки и выработки стекла, для выращивания монокристаллов.The proposed material, in accordance with the options of utility models, can be used for the manufacture of products of volumetric shape, mainly crucibles for melting metals and schlichnyh materials, for melting and glass making, for growing single crystals.
Из нового материала могут быть также изготовлены тепловые экраны вакуумных и индукционных печей, элементы футеровки печей сопротивления, элементы газоводов, чехлы для термопар, трубы.Thermal screens of vacuum and induction furnaces, lining elements of resistance furnaces, elements of gas ducts, covers for thermocouples, pipes can also be made of new material.
Все изделия, выполненные из материалов в соответствии с вариантами заявляемой полезной модели, могут работать как при индукционном, так и при резистивном нагреве.All products made of materials in accordance with the variants of the claimed utility model can work both in induction and with resistive heating.
В таблице представлены сравнительные данные для заявляемого и известных слоистых жаропрочных конструкционных материалов, используемых в составе высокотемпературных тиглей одного типоразмера и с одинаковым рабочим объемом.The table presents comparative data for the claimed and known layered heat-resistant structural materials used in the composition of high-temperature crucibles of the same size and with the same working volume.
В качестве известного слоистого материала для сравнения с заявляемым материалом по первому и второму варианту был выбран материал тигля, как наиболее близкого аналога (патент РФ на полезную модель №72052). Для сравнения со слоистым материалом по третьему варианту полезной модели был выбран аналогичный слоистый материал известного тигля (патент РФ на полезную модель №77268).As a known layered material for comparison with the claimed material according to the first and second embodiment, the crucible material was chosen as the closest analogue (RF patent for utility model No. 72052). For comparison with the layered material according to the third embodiment of the utility model, a similar layered material of the known crucible was chosen (RF patent for utility model No. 77268).
Оба известных тигля и заявляемый тигель с тремя вариантами исполнения слоистого материала и разными значениями толщин переходного подслоя эксплуатировались на ОАО «Богородицкий завод технохимических изделий».Both known crucibles and the inventive crucible with three options for the execution of layered material and different thicknesses of the transitional sublayer were operated at JSC Bogoroditsky Plant of Technochemical Products.
В таблице приведены показатели:The table shows the indicators:
- термостойкость - количество рабочих циклов тигля нагрев-охлаждение: от 20°С до наибольшей рабочей температуры (Тмакс, °С), до появления трещин в его керамическом слое;- heat resistance - the number of working cycles of the heating-cooling crucible: from 20 ° C to the highest working temperature (Tmax, ° C), until cracks appear in its ceramic layer;
- эксплуатационный ресурс - количество рабочих циклов тигля нагрев-охлаждение: от 20°С до наибольшей рабочей температуры (Тмакс, °С), до разрушения тигля, несмотря на наличие трещин в его керамическом слое.- service life - the number of working cycles of the heating-cooling crucible: from 20 ° C to the highest working temperature (Tmax, ° C), until the crucible is destroyed, despite the presence of cracks in its ceramic layer.
Из таблицы видно, что тигель, выполненный из заявляемого слоистого материала, имеет более высокую термостойкость и эксплуатационный ресурс, чем известные тигли, изготовленные из известных слоистых материалов.The table shows that the crucible made of the inventive laminated material has a higher heat resistance and operational life than the known crucibles made of known laminated materials.
Заявляемый слоистый жаростойкий конструкционный материал, благодаря наличию нового подслоя, оптимальному выполнению слоев и подслоя, в том числе правильно подобранному соотношению их толщин, а также особых связей между ними, обладает более высокой термостойкостью и эксплуатационной надежностью, чем известные слоистые материалы.The inventive layered heat-resistant structural material, due to the presence of a new sublayer, the optimal implementation of the layers and the sublayer, including the correctly selected ratio of their thicknesses, as well as special bonds between them, has higher heat resistance and operational reliability than the known layered materials.
ТаблицаPROPERTIES OF THE DECLARED AND KNOWN LAMINATED MATERIALS
Table
№4, 5, 6 - для третьего варианта полезной модели (№4 - патент РФ №77268)Note: No. 1, 2, 3 - for the first and second variants of the utility model (No. 1 - RF patent No. 72052)
No. 4, 5, 6 - for the third embodiment of the utility model (No. 4 - RF patent No. 77268)
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009130206/22U RU91314U1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | LAMINATED HEAT-RESISTANT CONSTRUCTION MATERIAL FOR VOLUME-FORM PRODUCTS, PREVIOUSLY TIGLE (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009130206/22U RU91314U1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | LAMINATED HEAT-RESISTANT CONSTRUCTION MATERIAL FOR VOLUME-FORM PRODUCTS, PREVIOUSLY TIGLE (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU91314U1 true RU91314U1 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=42124019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009130206/22U RU91314U1 (en) | 2009-08-05 | 2009-08-05 | LAMINATED HEAT-RESISTANT CONSTRUCTION MATERIAL FOR VOLUME-FORM PRODUCTS, PREVIOUSLY TIGLE (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU91314U1 (en) |
-
2009
- 2009-08-05 RU RU2009130206/22U patent/RU91314U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sun et al. | Silicide coating fabricated by HAPC/SAPS combination to protect niobium alloy from oxidation | |
| CN110076340B (en) | Titanium alloy continuous gradient high-temperature-resistant coating and preparation method thereof | |
| JP5809901B2 (en) | Laminate and method for producing laminate | |
| EP2083097B1 (en) | Multilayer alloy coating film, heat-resistant metal member having the same, and method for producing multilayer alloy coating film | |
| EP3156514B1 (en) | Method for producing laminate | |
| Guo et al. | Microstructure and mechanical properties of C/C composite/TC4 joint with inactive AgCu filler metal | |
| US7198858B2 (en) | Method of vibration damping in metallic articles | |
| Das et al. | Glass–ceramics as oxidation resistant bond coat in thermal barrier coating system | |
| CN104451672A (en) | Laser powder deposition method for regulating and controlling interface morphology of thermal barrier coating | |
| JPS5887273A (en) | Parts having ceramic coated layer and their production | |
| CN105734500A (en) | High temperature oxidation-resistant thermal barrier coating layer with composite structure and preparation method thereof | |
| Monceau et al. | Pt-modified Ni aluminides, MCrAlY-base multilayer coatings and TBC systems fabricated by Spark Plasma Sintering for the protection of Ni-base superalloys | |
| CN108330483A (en) | The laser cladding forming method of monocrystalline MCrAlY coatings on single crystal super alloy matrix | |
| JPH01139988A (en) | Crucible for melting metal | |
| CN110396623B (en) | High-temperature protective coating material suitable for single crystal nickel-based high-temperature alloy blade | |
| Zhang et al. | Thermal shock resistance of thermal barrier coatings modified by selective laser remelting and alloying techniques | |
| JP6712801B2 (en) | Thermal barrier coating method and thermal barrier coating material | |
| WO2012029540A1 (en) | Heat-masking coating film, process for production thereof, and heat-resistant alloy members using the same | |
| RU91314U1 (en) | LAMINATED HEAT-RESISTANT CONSTRUCTION MATERIAL FOR VOLUME-FORM PRODUCTS, PREVIOUSLY TIGLE (OPTIONS) | |
| JP2010042949A (en) | Vessel made of carbon and method for producing the same | |
| Jiang et al. | Novel structured spark plasma sintered thermal barrier coatings with high strain tolerance and oxidation resistance | |
| US20080187773A1 (en) | Method for the Protection of Titanium Alloys Against High Temperatures and Material Produced | |
| CN104451671A (en) | Laser processing method of thermal barrier coating of hot-end component of turbine | |
| Ding et al. | Isothermal oxidation behavior of NiCoCrAlY/ZrO2 composite coating on γ-TiAl alloy | |
| Song et al. | Isothermal oxidation behavior and microstructure of plasma surface Ta coating on γ-TiAl |