SU1761722A1 - Способ изготовлени высокопрочной керамики - Google Patents

Abstract

Использование; изготовление инструмента дл  обработки металлов. Сущность изобретени : смешивают диоксид циркони  с добавкой оксида железа, формуют издели  и обжигают в потоке кислорода. Прочность повышаетс  до 1380 МПа. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к керамики на основе тетрагонального диоксида циркони  и может быть использовано при изготовлении инструмента дл  обработки металлов /волок, плавающих оправок, резцов и т.д./.

Известен высокопрочный керамический материал на основе тетрагонального диоксида циркони , содержащий 2,0 - 4,0 мас.% и 0,005-7,0 мае. % Рв20з и способ его изготовлени .

Способ включает формование изделий и их гор чее прессование в вакуумной печи. Гор чее прессование в вакуумной печи провод т с целью придани  керамике черного цвета.

Недостатком этого способа  вл етс  недостаточно высока  прочность керамики /1000 МПа/. Это объ сн етс  тем, что при гор чем прессовании в вакуумной печи РаОз восстанавливаетс  до FeO.

При температуре 1200°С РеО выходит из твердого раствора с Zr02 и при дальнейшем повышении температуры начинаетс 

его испарение с поверхности керамики. Это приводит к разупор дочению микроструктуры , потере части стабилизирующей добавки , которой  вл етс  Рв20з, вход щий в твердый раствор с Zr02. что вызывает снижение прочности материала.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  высокопрочный материал на основе Zr02 с добавкой оксидов У20з, Za20s и Рв20з и способ его изготовлени , включающий формование изделий и их обжиг на воздухе в силитовой печи. Недостатком этого способа  вл етс  недостаточно высока  прочность керамики. Это объ сн етс  тем, что даже при спекании на воздухе происходит восстановление некоторой части Рв20з и РеО. В результате испарени  с поверхности керамики РеО, начинаетс  диффузи  этого оксида из внутренней части изделий наружу /в сторону меньшей концентрации РеО/. Этот процесс вызывает разупор до- чение микроструктуры керамики и понижает ее прочность / аизг. 1320 МПа/.

СО

с

VJ сх

VJ ю ю

Целью изобретени   вл етс  повышение прочности и упор доченности микроструктуры керамики.

Указанна  цель достигаетс  тем, что издели  после формовани  подвергают спека- нию в потоке кислорода. Спекание в атмосфере 02 предотвращает восстановление Ре20з в FeO, в результате чего исключаетс  возможность испарени  оксида железа из керамических изделий, сохран етс  их упор доченна  микроструктура и повышаетс  механическа  прочность.

Преимущества предлагаемого способа изготовлени  высокопрочной керамики на основе диоксида циркони  с добавкой окси- да железа по сравнению с прототипом объ сн ютс  тем, что при обжиге в потоке кислорода не происходит потери стабилизирующей добавки из-за испарени  FeO. В результате чего все частицы ZrOa остаютс  после охлаждени  в метастабильной тетрагональной модификации. При приложении внешней нагрузки эти частицы превращаютс  в моноклинные с увеличением объема на 3 - 4% и поглощением энергии трещины. Благодар  тетрагонально-моноклинному превращению повышаетс  прочность керамики на основе частично стабилизированного диоксида циркони . У прототипа испарени  FeO приводит к частичной поте- ре стабилизирующей добавки и вызывает самопроизвольное превращение некоторых тетрагональных частиц в моноклинные при охлаждении, что вызывает снижение прочности керамики,

Керамику, содержащую 97 мас.% Zr02, 1,5 мас.% УаОз, 1,5 мас.% Fe20s готов т

совместным осаждением аммиаком из водных растворов хлоридов соответствующих металлов. Осадки фильтруют сушат и прокаливают при температуре 750°С. После чего прокаленный порошок измельчают в шаровой мельнице мокрого помола с железными шарами при соотношении материал:ша- ры:вода 1:2:1 в течение 60 часов. Молотый материал отмывают от железа сол ной кислотой с последующей декантацией дистил- лированной водой. Из полученной суспензии плотностью 2,4 - 2,5 г/см шли- керным литьем в гипсовые формы формуют образцы. Образцы обжигают в вакуумной печи, в силитовой печи в потоке кислорода при температуре 1300°С. Обожженные образцы шлифуют алмазным инструментом до размеров 5x5x50 мм. Прочность при трехточечном изгибе определ ют по ГОСТ 5458- 75. Кроме того, при помощи дифрактометра ДРОН-3 определ ли фазовый состав поверхности образцов керамики. Данные измерений приведены в таблице.

Свойства образцов керамики на основе Zr02 с добавкой Ре20з

Использование изобретени  позволит продлить срок службы керамического инструмента .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  высокопрочной керамики на основе диоксида циркони  с добавкой оксида железа (Ре20з), включающий формование изделий и их обжиг, о т л и чающийс  тем, что, с целью повышени  прочности и упор дочени  микроструктуры керамики, обжиг изделий ведут в потоке кислорода.