SE516644C2 - Motståndselement för extrema temperaturer - Google Patents

Motståndselement för extrema temperaturer

Info

Publication number
SE516644C2
SE516644C2 SE0004819A SE0004819A SE516644C2 SE 516644 C2 SE516644 C2 SE 516644C2 SE 0004819 A SE0004819 A SE 0004819A SE 0004819 A SE0004819 A SE 0004819A SE 516644 C2 SE516644 C2 SE 516644C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sub
ti3sic2
silicon carbide
titanium silicon
electrical resistance
Prior art date
Application number
SE0004819A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0004819D0 (sv
SE0004819L (sv
Inventor
Mats Sundberg
Chet Popilowski
Original Assignee
Sandvik Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik Ab filed Critical Sandvik Ab
Priority to SE0004819A priority Critical patent/SE516644C2/sv
Publication of SE0004819D0 publication Critical patent/SE0004819D0/sv
Priority to JP2002552371A priority patent/JP2004516629A/ja
Priority to AT01271786T priority patent/ATE341178T1/de
Priority to DE60123466T priority patent/DE60123466T2/de
Priority to US10/451,035 priority patent/US6903313B2/en
Priority to PCT/SE2001/002784 priority patent/WO2002051208A1/en
Priority to EP01271786A priority patent/EP1344428B1/en
Priority to AU2002216529A priority patent/AU2002216529A1/en
Publication of SE0004819L publication Critical patent/SE0004819L/sv
Publication of SE516644C2 publication Critical patent/SE516644C2/sv

Links

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
    • 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
    • C04B35/5607—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 refractory metal carbides
    • C04B35/5611—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 refractory metal carbides based on titanium carbides
    • C04B35/5615—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 refractory metal carbides based on titanium carbides based on titanium silicon carbides
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heater elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/148—Silicon, e.g. silicon carbide, magnesium silicide, heating transistors or diodes

Description

25 30 u o c n 516 644 Enligt uppfinningen består elementet huvudsakligen av titan- kiselkarbid (Ti3SiC2).
Elementet kan bestå av Ti3SiC2 till nära 100 vikts%.
Enligt en föredragen uföringsform består elementet av åtmin- stone 85 vikts% titankiselkarbid.
Enligt ett föredraget utförande innehåller materialet upp till 15 vikts% av en eller flera av föreningarna TiC, TiSi2, Ti5Si3eller SiC, och således som minst 85 vikts% titankisel- karbid.
Titankiselkarbid är i sin rena form ett tämligen nytt kera- miskt material som uppvisar bland annat mycket goda mekaniska och termiska egenskaper.
Materialet är till texturen av typen ett s.k. nanolaminat vilket bidrar till mycket god slagtålighet och högt termiskt chockmotstånd. Materialet låter sig, vilket är unikt för ett keramiskt material, enkelt bearbetas och kan t.ex. kapas med en tandsåg.
Materialet är relativt lätt med en densitet av 4.5 g/cm3. Den termiska ledningsförmågan är tämligen konstant med temperatu- ren kring 35 W/mK och materialet är dessutom en god elektrisk ledare.
Materialet kan deformeras plastiskt vid höga temperaturer.
Krypegenskaperna överträffar dem hos s.k. superlegeringar som används upp till 1100 °C vilket inte på något sätt utgör en övre temperaturgräns för Ti3SiC2.
G:\Ansokn00\0O0l45se.tr.rätt.doc , 2001-12-12 70 15 20 25 30 516 644 : u o c o n - . Q Q a . u.
En mycket väsentlig egenskap är att oxidationsegenskaperna hos Ti3SiC2överträffar oxidegenskaperna hos Mo, W, Ta (tan- tal) och grafit.
Materialet Ti3SiC2existerar upp till 2330 °C. Vid denna tem- peratur sönderfaller det till TiCx och Si. Detta sätter allt- så en praktisk gräns till 2300 °C vid användning.
Tills nyligen var egenskaperna hos ett fasrent material av Ti3SiC2 tämligen okända på grund av svårigheten att framställa ett sådant material.
Mätningar av elektriskt motstånd på tätsintrad tråd fram- ställd av pulver av Ti3SiC2 under argonatmosfär i temperatur- intervallet 20-1600 °C visade att materialets motstånd inom detta intervall varierar linjärt från ca. 0.28 ohm*mm2/m till ca. 1.43 ohm*nmf/m. Detta ligger i nivå med MoSi2-värmeelement 55% lägre än för MoSi2-värme- vid rumstemperatur, men är ca. element vid 1600 °C.
Det har visat sig att stabiliteten hos materialet gynnas av allt lägre partialtryck av syre vilket visar att materialet med framgång kan användas i vakuumugnar under högt vakuum där låg avgasningshastighet från värmarna är väsentligt.
Det har också överraskande visat sig att materialet förblir opåverkat under exponering i torr vätgas upp till åtminstone 1800 °C. Detta är den maximala temperatur vid vilket försök utförts, men det är troligt att materialet är stabilt i torr vätgas upp till ännu högre temperaturer.
Titankiselkarbid uppvisar också mycket goda egenskaper i oxi- derande atmosfärer, såsom luft, upp till 1100-1200 °C. Härvid G:\Ansokn0O\000l45se.t:.rätt.doc , 2001-12-12 70 75 20 25 30 u o v n n Q s n o a ø n a n . n» 516 644 šïï* består elementets ytoxid av TiO2. Innanför ytoxiden förefinns oxider i form av SiO2-TiO2. Dock överträffas titankiselkarbi- dens egenskaper i oxiderande atmosfär vid dessa och högre temperaturer av legeringar av typen FeCrAl och MoSi2. Dessa material tillverkas av sökanden i en mängd utföranden under varumärkena KANTHAL och KANTHAL SUPER. Ti3SiC2utgör således inte något bättre alternativ till dessa legeringar i oxide- rande miljö.
Titankiselkarbid motstår även relativt långa tider under oxi- dation upp till l700 °C i luft jämfört med element av Mo, W, Ta (tantal) och grafit. Denna egenskap innebär att materialet inte förbrukas under kort tid om en inert eller reducerande atmosfär av något skäl inte kan upprätthållas i ugnen.
Sammanfattningsvis kan sägas att motståndselementet enligt uppfinningen är särskilt lämpat för att användas för använd- ning i vakuum, inert eller reducerande atmosfär upp till 2300 °C och i oxiderande atmosfärer upp till omkring 1200 °C.
Ugnar som utrustas med Ti3SiC2-värmeelement behöver inte nöd- vändigtvis ha en gastät inneslutning som motverkar oxidation eftersom materialet är avsevärt mer oxidationsbeständigt än Ta, Mo, W och grafit. Detta underlättar ugnskonstruktionen.
I jämförelse med värmeelement av grafit som också används i vakuum samt inert och reducerande atmosfär är den mekaniska hàllfastheten betydligt högre hos Ti3SiC2.
En ytterligare klar fördel med Ti3SiC2 är att relativt tunna värmeelement kan tillverkas. Därmed kan det elektriska mot- ståndet hållas högt vilket innebär en inte alltför låg spän- ning på elementet. I jämförelse med Mo och W uppvisar Ti3SiC2 G:\AnsoknO0\000l45se.tr.râtt.doc , 2001-12-12 70 75 20 o o c o o - o o | ø a | . o ~ : nu 516 644 omkring sex gånger högre elektriskt motstånd vid rumstempera- tur vilket medför att kostnaden för erforderlig styr- och reglerutrustning blir lägre.
Värmeelement av Ti3SiC2 kan tillverkas i en mängd utföranden såsom: stång, rör, deglar (med eller utan elektrodmönster), tunna skikt med elektrodmönster (av typen “kokplatta" eller ytvärmare), plattor, band. Exempelvis kan element tillverkas i stång och U-formas samt förses med grövre anslutningsdelar på samma sätt som är fallet för element av MoSi2-typ. Tunna skikt med elektrodmönster utgör ett alternativ till den kon- ventionella värmeelementsdesignen av filamenttyp.
Den goda bearbetbarheten hos Ti3SiC2 medför att komplicerade geometrier med enkla medel kan utföras till en låg kostnad.
Utöver användningsområdet som värmeelement kan Ti3SiC2 även användas i ugnar för olika ändamål, såsom bärarmaterial för gods, värmesköldar, ugnsrullar och -balkar, mufflar, hängare, bälten och kedjor, likväl som genomföringar, samt även som ugnsinfodring.
G:\Ansokn0O\0OO 1 4Sse.tr.rätt.doc , 2001-12-12

Claims (3)

10 75 516 6 4 4 ii. Patentkrav
1. l. Elektriskt motståndselement för uppvärmning, k ä n n e - t e c k n a t a v, att elementet huvudsakligen består av titankiselkarbid (Ti3SiC2).
2. Elektriskt motstândselement enligt krav 1, k ä n n e ~ t e c k n a t a v, att elementet består av åtminstone 85 vikts% titankiselkarbid.
3. Elektriskt motståndselement enligt krav l eller 2, där materialet innehåller upp till 15 vikts% av en eller flera av föreningarna TiC, TiSi2, Ti5Si3eller SiC. G:\Ansokn00\000l45se.tr.rått.doc, 2001-12-12
SE0004819A 2000-12-21 2000-12-21 Motståndselement för extrema temperaturer SE516644C2 (sv)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0004819A SE516644C2 (sv) 2000-12-21 2000-12-21 Motståndselement för extrema temperaturer
JP2002552371A JP2004516629A (ja) 2000-12-21 2001-12-14 極端な温度用の抵抗体素子
AT01271786T ATE341178T1 (de) 2000-12-21 2001-12-14 Widerstandselement für extreme temperaturen
DE60123466T DE60123466T2 (de) 2000-12-21 2001-12-14 Widerstandselement für extreme temperaturen
US10/451,035 US6903313B2 (en) 2000-12-21 2001-12-14 Resistance heating element for extreme temperatures
PCT/SE2001/002784 WO2002051208A1 (en) 2000-12-21 2001-12-14 A resistor element for extreme temperatures
EP01271786A EP1344428B1 (en) 2000-12-21 2001-12-14 A resistor element for extreme temperatures
AU2002216529A AU2002216529A1 (en) 2000-12-21 2001-12-14 A resistor element for extreme temperatures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0004819A SE516644C2 (sv) 2000-12-21 2000-12-21 Motståndselement för extrema temperaturer

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0004819D0 SE0004819D0 (sv) 2000-12-21
SE0004819L SE0004819L (sv) 2002-02-05
SE516644C2 true SE516644C2 (sv) 2002-02-05

Family

ID=20282399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0004819A SE516644C2 (sv) 2000-12-21 2000-12-21 Motståndselement för extrema temperaturer

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6903313B2 (sv)
EP (1) EP1344428B1 (sv)
JP (1) JP2004516629A (sv)
AT (1) ATE341178T1 (sv)
AU (1) AU2002216529A1 (sv)
DE (1) DE60123466T2 (sv)
SE (1) SE516644C2 (sv)
WO (1) WO2002051208A1 (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003000618A1 (en) * 2001-06-21 2003-01-03 Sandvik Ab A method of producing a metal-containing single-phase composition.

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7687746B2 (en) * 2005-07-11 2010-03-30 Lawrence Livermore National Security, Llc Electrical initiation of an energetic nanolaminate film
SE531749C2 (sv) 2007-09-17 2009-07-28 Seco Tools Ab Metod att utfälla slitstarka skikt på hårdmetall med bågförångning och katod med Ti3SiC2 som huvudbeståndsdel
WO2012102348A1 (ja) * 2011-01-26 2012-08-02 日本碍子株式会社 Ｔｉ３ＳｉＣ２質材料、電極、スパークプラグ、及びその製造方法
CN114277276B (zh) * 2021-12-24 2023-03-24 东莞理工学院 Ti5Si3/TiC颗粒增强且热膨胀系数可调控的钛钽基复合材料制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE124534C1 (sv) * 1949-01-01
DE3706415A1 (de) 1987-02-27 1988-09-08 Thyssen Edelstahlwerke Ag Halbfertigerzeugnis aus ferritischem stahl und seine verwendung
JPH0772104B2 (ja) * 1987-04-30 1995-08-02 敏雄 平井 多結晶質セラミックス
DK0503767T3 (da) * 1991-03-11 1995-09-11 Philip Morris Prod Duft/smag-dannende artikel
JPH05139834A (ja) * 1991-05-16 1993-06-08 Nkk Corp チタン系セラミツクス焼結体及びその製造方法
CR4906A (es) * 1993-09-10 1994-09-09 Philip Morris Prod Sistema electrico de fumar para distribuir sabores y metodopara su fabricacion
SE504235C2 (sv) 1995-04-11 1996-12-09 Kanthal Ab Elektriskt motståndselement av molybdensilicidtyp
US5942455A (en) * 1995-11-14 1999-08-24 Drexel University Synthesis of 312 phases and composites thereof
US5882561A (en) * 1996-11-22 1999-03-16 Drexel University Process for making a dense ceramic workpiece
JPH1179726A (ja) * 1997-09-03 1999-03-23 Kanto Yakin Kogyo Kk 金属炭化物とその製造方法
AU2671099A (en) * 1998-02-09 1999-08-23 Advanced Refractory Technologies, Inc. Materials for use in electrochemical smelting of metals from ore
US6461989B1 (en) * 1999-12-22 2002-10-08 Drexel University Process for forming 312 phase materials and process for sintering the same
US6544674B2 (en) * 2000-08-28 2003-04-08 Boston Microsystems, Inc. Stable electrical contact for silicon carbide devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003000618A1 (en) * 2001-06-21 2003-01-03 Sandvik Ab A method of producing a metal-containing single-phase composition.
US6986873B2 (en) 2001-06-21 2006-01-17 Sandvik Ab Method of producing a metal-containing single-phase composition

Also Published As

Publication number Publication date
EP1344428A1 (en) 2003-09-17
SE0004819D0 (sv) 2000-12-21
ATE341178T1 (de) 2006-10-15
DE60123466D1 (en) 2006-11-09
SE0004819L (sv) 2002-02-05
US6903313B2 (en) 2005-06-07
EP1344428B1 (en) 2006-09-27
DE60123466T2 (de) 2007-08-23
WO2002051208A1 (en) 2002-06-27
JP2004516629A (ja) 2004-06-03
US20040218450A1 (en) 2004-11-04
AU2002216529A1 (en) 2002-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09210573A (ja) 電気炉
ATE414398T1 (de) Refsicoat hitzebeständiges material und das material verwendende elektrische hochtemperatur- heizvorrichtungen
KR20120027218A (ko) 가열 소자
EP1123908B1 (en) High-temperature strength and heat-resistant composite material "refsic"
SE516644C2 (sv) Motståndselement för extrema temperaturer
JP3933345B2 (ja) 発熱抵抗体及びセラミックヒータ用発熱抵抗体並びにその製造方法、及びセラミックヒータ
KR20050110625A (ko) 고온용 물질
JPS61174172A (ja) 電気抵抗器
RU2724623C2 (ru) Новая композиция на основе силицида молибдена
US11866371B2 (en) Heating element comprising chromium alloyed molybdenum disilicide and the use thereof
EP1237830B1 (en) Molybden silicide material with high strength
JP6291446B2 (ja) 導電性炭化珪素質焼結体の製造方法
JP2022515529A (ja) 窒化ホウ素および二ホウ化チタンを含むセラミック複合体ヒーター
JP3231950B2 (ja) 表面被覆窒化珪素質部材
JP2537606B2 (ja) セラミツクヒ−タ
JPH09213462A (ja) 炭化珪素質発熱体
McClure et al. Radiance temperatures (in the wavelength range 521 to 1500 nm) of rhenium and iridium at their melting points by a pulse-heating technique
JPH0656530A (ja) 高温型炭化珪素質発熱体の製造方法
JPH11236267A (ja) 耐酸化性ＳｉＣ−Ｓｉ複合材及びその製造方法
JP2694355B2 (ja) 窒化珪素質焼結体の製造方法
JPH08120376A (ja) Ｎｉ基耐熱合金製ヒータ基体およびそれを用いたヒータ部材
JPH02229765A (ja) 導電性セラミックス焼結体およびヒーター
SE467414B (sv) Fecral-legering med laangstraeckta korn
JPH0665627B2 (ja) 温度センサー
JPH05157452A (ja) ランタンクロマイト発熱体とジルコニア発熱体共用電気炉

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed