SU1077869A1 - Огнеупорный силицированный материал - Google Patents

Abstract

ОГНЕУПОРНЫЙ СИЛИЦИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий углерод, карбид кремни  и кремний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости и снижени  коэффициента трени , он дополнительно содержит оксид кремни  и оксикарбид кремни  при следующем соотношении компонентов, мас.% 20-65 Карбид кремни  2-25 Кремний 0,5-2,0 Оксид кремни  Оксикарбид крем0 ,1-2,0 ни  Углерод Остальное (Л с

Description

|

оо

О)

со Изобретение относитс  к области производства силицированных материалов и деталей дл  огнеупорной, металлургической, химической и маши ностроительной отраслей народного xoз йclгJa, в частности дл  из готовлени  элементов трени  центробежных насосов, футеровочных плиток, чехло термопар. Известен огнеупорный силицирован ный материал дл  элементов трени  включающий, мас.%: кремний 64-75; углерод 14-19; карбид кремни  1-3; Ьрганическое св ёующее 10-14 Clj. Износостойкость такого материала в св зи с низкой плотностью 1 ,78 г/см- и прочностью - 1570 мгс/ не обеспечивает заданного ресурса службы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту  вл етс  материал Г23 соста ва , мае.%: Карбид кремни  20-65 Углерод75-10 Кремний5-25 с примес ми железа и алюмини  до 3% Однако этот материал не удовлетвор ет предъ вл емым требовани м по износостойкости и коэффициенту трени . Коэффициент трени  лучшего примера находитс  на уровне 0,04, изно состойкость по сравнению с предлагаемым на 30-40% ниже. Цель изобретени  - повышение из . носостойкости и снижение коэффициен та трени .. Поставленна  цель достигаетс  тем, что огнеупорный силицированный материал, включающий углерод, кар .|бид кремни  и кремний, дополнительно содержит оксид кремни  и оксикар бид кремни  при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кремни  20-65 Кремний2-25 Оксид кремни 0,5-2,0 Оксикарбид кремни 0,1-2,0 УглеродОстальн Карбид кремни  в материале опре дел е.т не только его конечную проч ность, но и износостойкость при работе в жидких средах с наличием абразивных частиц. Однако при ограниченной смазке жидкости на рабочих поверхност х резко про вл етс  отрицательное свойство карбища кремни  - ухудшение процесса трени  с увеличением коэффициента трени  с последующим схватыванием. Указанные пределы содержани  Карбида кремни  обеспечивают конеч ному материалу необходимую механич кую прочность и износостойкость. Содержание его в материале менее 20 мас.% снижает износостойкость и прочность, более 65 мас.% хот  и увеличивает прочность материала, но одновременно увеличиваетс  коэффициент трени (материал практически становитс  неработоспособным без жидкости в первые секунды пуска насоса). Кремний в составе материала выполн ет роль соедин ющего в монолитную структуру отдельных компонентов. Менее 5 мас.% не обеспечивает необходимой плотности, прочности и соответственно износостойкости конечного материала. Увеличение, кремни  более 25 мас.% приводит к снижению износостойкости, так как повышением локальной температуры на поверхности трени  последний выплавл етс , образу  пористую структуру,  вл ющуюс  началом интенсивного износа. Оксид кремни  в количестве 0,52 ,0 мас.% с твердостью близкой к карбиду кремни  находитс  внутри ка5 бидного каркаса, способствует стабилизации пиоцесса трени  и соответственно увеличивает износостойкость . Отклонение в сторону уменьшени  или увеличени  содержани  оксида кремни  в материале снижает его износостойкость. Существенное вли ние на повышение износостойкости и снижение коэффициента трени  материала оказывает оксикарбид кремни  в количестве 0,1-2,0 мас.%, .который равномерно тонкодисперсной пленкой распредел етс  между компонентами материала . Материал с содержанием оксикарбида кремни  менее 0,1 мас.% практически не мен ет свои первоначальные метрические свойства. Увеличение его свыше 2 мас.% не приводит к заметному повышению износостойкости и снижению коэффициента трени . SiОС, облада  хорошей реологией в направлении процесса трени ,  вл етс  устойчивым к воздействию жидких сред, сред с наличием, абразкг ва и способствует быстрому вхождению узла трени  в нормальный режим работы. Углерод в составе материала выполн ет роль теплоотвода в процессе трени , т.е. увеличивает износостойкость , снижает коэффициент трени  и предотвращает схватывание рабочих поверхностей. Ниже приводитс  технологи  изготовлени  предлагаемого огнеупорного силицированного материала. Углеродную заготовку в виде кольца 0 150 мм, 0g 100 мм, Н 25 мм, например, по ТУ 48-20-63-75 помещают в электровакуумную

печь, создают вакуум от 10 до рт.ст., нагревают до 1200°С со скоростью 30-50 град/мин, повышают .температуру до 1900-2000 °С и пропитывают расплавом кремни  ГОСТ 2169-69. Охла щение заготовок до 800-700с провод т со скоростью аналогичной скорости нагрева, т.е. 30-50 град/мин. Установлено, что только при соблюдении указанного режима в составе конечного материала образуютс  оксид кремни  и оксикарбид кремни . После охлаждени  печи до 800-700с кольца удал ют и окончательно охлаждают на воздухе,

Ниже приведены составы предлагаемого огнеупорного силицированного материала (составы,выход щие за пределы изобретени , имеют меньшую износостойкость и больший коэффи циент трени ), мае.%:

Карбид кремни 

Кремний

Оксид кремни 

Оксикарбид

кремни 

Углерод

В таблице приведены свойства известного материала и предлагаемо15 го испытанных в равных услови х.

4600

2,36 2,49 4800 2,79 4950

2,70

4500

Сравнительные испытани  провод т на специальном стенде, имитирующем услови  работы реального узла тренЧи . Услови  испытани : скорость трени  10 м/с, нагрузка 15 кгс/см, среда - дистиллированна  вода, температура среды 50-60°С.

Из данных таблицы 2 следует, что предложенный материал превышает про12000

17 15 14

0,03 13000 0,03 14000 0,03

9000

23

0,04

тотип по износостойкости на 30-40% и снижает коэффициент-трени  на 25% с 0,04 до 0,03.

Учитыва , что допустимый износ элементов .трени  за весь период эксплуатации не должен превышать 0,2 мм (200 мкм), новый материал обеспечит ресурс работы 1200-1400 ч вместо 9000 ч по прототипу.

Claims (1)

1. ОГНЕУПОРНЫЙ СИЛИЦИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий углерод, карбид кремния и кремний, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и снижения коэффйциента трения, он дополнительно содержит оксид кремния и оксикарбид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%

   Карбид кремния 20-65 Кремний 2-25 Оксид кремния 0,5-2,0 Оксикарбид крем- ния 0,1-2,0 Углерод Остальное