SU1333230A3

SU1333230A3 - Способ изготовлени керамического материала

Info

Publication number: SU1333230A3
Application number: SU742097369A
Authority: SU
Inventors: Джон Ламби Рональд; Норт Бернард
Original assignee: Джозеф Лукас Лимитед (Фирма)
Priority date: 1973-12-29
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1987-08-23
Also published as: BE823934A; GB1489342A

Abstract

Изобретение касаетс способа получени спеченного керамического продукта на ocHqpe оксинитрида кремни - алюмини (сиалона). Дл получени керамического материала, содержащего по крайней мере 95% соединени состава Sij ., где О ё Z б 5, при одновременном снижении температу-; ры гор чего прессовани , в шихту, содержащую нитриды кремни и алюмини и добавки оксидов кремни и алюмини и/или магни , дополнительно ввод т 0,125-5 мас.% оксида из группы: , TiO z ВгОэ. , Mn,0. Введение такого оксида снижает температуру ликвидуса силикатной системы добавки. Причем в случае использовани трех- компонентной добавки ввод т по крайней мере один дополнительный оксид, а при двухкомпонентной добавке - по крайней мере.два дополнительных оксида . Получаемый материал, содержащий преимущественно указанное выше соединение , достигает 90%-ной плотности при 1350-1650 С, имеет плотность 3,17- 3,24 г/см и прочность при разрыве 421-738 МПа. СО ы

Description

11

Изобретение касаетс способа получени спеченного керамического продукта на основе оксинитрида кремни - алюмини (сиалона).

Целью изобретени вл етс получение керамического материала, содержащего по крайней мере 95% соединени состава Si(A., где 0 при одновременном снижении температуры гор чего прессовани .

Способ включает в себ стадию спекани под давлением шихты, содерж,аще 15-45 мас.% двуокиси кремни , 0,05- 50 мае.% оксида алюмини , 40-60 мас, нитрида алюмини или кремни , соотношение которых в шихте обеспечивает получение сиалона состава Si. Al2Nig 02, причем шихта содер- jKHT Ор5-5 мас.% по крайней мере одного оксида из группы: , Ti02, BjO,, , введение которого снижает температуру ликвидуса силикатной системы SiO -Alj Og-MgO или по крайней мере два оксида из той же группы, введение которых снижает температуру ликвидуса силикатных систем , Ш1И .

В случае содержани в шихте нитрида кремни часть оксида кремни вводитс в виде примеси, дл нитрида алюмини часть оксида алюмини также вводитс в виде примеси.

В любом случае соотношение нитридов кремни и алюмини должно обеспечивать стехиометрию сиалона указан 1ного выше состава.

Дл получени керамического материала используют порошкообразный нитрид кремни с содержанием ci -фазы в9%, средний размер частиц которого составл ет 3 мкм, нитрид алюмини со средним размером частиц 11,5 мкм, который перед применением измельчают в коллоидной мельнице до получени среднего размера частиц 7 мкм.

Содержание SiOj и соответственно S порошках и A1N, определ емое перед смешиванием этих продуктов путем анализа активацией быстрыми нейтронами, составл ет 4 и 6 мас.%.

Исходную смесь, содержащую, мас.%; Si,N4 74,6; A1N 13,72, SiO 9,8, . 0,88 и 1 мас.% MgO, перемешивают в пропиповом спирте до достижени среднего размера частиц 3 мкм.

Смесь помещают в графитовую :; пресс-форму, на поверхности которой

продукт

предварительно напылен слой нитрида бора толщиной 0,2-0,3 мм.

Смесь подвергают гор чему прессованию при 1800°С, давлении 1,5 т/дюйм в течение 60 мин.

Установлено, что смесь достигает 90%-ной конечной плотности примерно при 1650 С и по окончании прессовани состоит из соединени , где Z 1 с плотностью 3,16 г/см, пределом прочности при разрыве.60000 фунтов/дюйм. Введение в указанную смесь 0,5мас.% позвол ет получить конечный

того же состава с плотностью 3,23 г/см , пределом прочности при разрыве 82 фунта/дюйм, причем 90%- на плотность достигнута при температуре около 1450 С.

В таблице приведены свойства конечного продукта, составы материала, количества и вид вводимых добавок.

Во всех случа х керамическа фаза полученного спеканием или гор чим

прессованием продукта полностью или в основном состоит из однофазного материала состава N, причем дл первых тринадцати примеров величина Z равна или менее 1, а дл

четырнадцатого примера эта величина равна 4.

При получении керамического материала из шихты указанного состава по меньшей мере один из вводимых металлических оксидов вступает в реакцию с образованием низкоплавкого силикатного стекла и должен обладать способностью входить в кристаллическую решетку образующегос кремнийалюминийоксинитридного материала. Таким образом , стекло не только плавитс при проведении стгщии нагревани , способству уплотнению исходных продуктов и, следовательно, содейству образованию целевого уплотненного керамического материала, но также претерпевает изменение состава при повьш1ении температуры термообработки до величины , требующейс дл образовани ке5Q рамического материала вследствие того , что по меньшей мере один из упом нутых оксидов металлов частично входит в кристаллическую решетку керамического материала.

55 Предполагаетс , что такое изменение состава стекла сопровождаетс по- вьш1ением температуры плавлени стекла в такой степени, что при этом обеспечиваетс улучшение высокотемпера313332304

турных свойств уплотненного керамиче-личающийс тем, что, с цеского материала.лью получени керамического материаВ этом отношении необходимо иметьла, содержащего по крайней мере 95%

в виду, что все описанные вьппе окс1зды „соединени состава AljNg.. z

металлов способны входить в кристал-где О Z 6: 5, при одновременном

лическую решетку получаемого керами-снижении температуры гор чего прессоческого материала.вани , в шихту дополнительно ввод т

0,125-5 мас.% оксида из группы LijO,

Claims

Формула изобретени юTiO,j, , ,, Мп,04, введение

Способ изготовлени керамическогокоторого снижает температуру ликвиду материала на основе оксинитрида крем-са силикатной системы добавки, причем

ни -алюмини путем смешивани шихтыпри наличии трехкомпонентной добавки

из нитридов кремни и алюмини , до-ввод т по крайней мере один дополнибавки оксида кремни , оксида алюмини 15тельный оксид, а при наличии двухкоми/или магни с последующим гор чимпонентной добавки - по крайней мере

прессованием при 1200-2000 С, о т I

11,0

11,0 38,0

6,0

6,0 22,5

0,23

22,5

Редактор Г.Гербер

Составитель Н.Соболева Техред Л. Сердюкова

Заказ 3852/58Тираж 587Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

ва допблнительных оксида.

738

630 316

20

10

Корректор В.Гирн к