UA151332U - Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання - Google Patents
Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання Download PDFInfo
- Publication number
- UA151332U UA151332U UAU202107767U UAU202107767U UA151332U UA 151332 U UA151332 U UA 151332U UA U202107767 U UAU202107767 U UA U202107767U UA U202107767 U UAU202107767 U UA U202107767U UA 151332 U UA151332 U UA 151332U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- silicon carbide
- composite material
- temperature
- carried out
- obtaining
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 abstract 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 15
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Корисна модель належить до способів одержання композиційного матеріалу. Спосіб отримання композиційного матеріалу здійснюють шляхом змішування та гранулювання порошкових компонентів карбіду кремнію, частково стабілізованого оксидом ітрію, оксиду цирконію і нітриду алюмінію, причому карбід кремнію і оксид цирконію мають дисперсність 30-60 нм, а вміст нітриду алюмінію становить 20-50 мас. %, потім проводять гаряче пресування з прямим пропусканням струму.
Description
Винахід належить до отримання композиційного матеріалу для високотемпературного застосування на основі тугоплавких безкисневих і оксидних з'єднань, що характеризується високою міцністю, термічною і окислювальною стійкістю, стійкістю до термоудару при градієнті температури до 2000 К в умовах впливу високошвидкісного окиснювального потоку.
Відомий композиційний керамічний матеріал, розроблений спільно "Неіїза-Ашотоїїме Стр 5 Со" і "Егівдгісп-АІехапаєг-Опімегзйеї Епапдеп-Мигпрегуд", описаний в міжнародній заявці УУМО 2007/003428 Ат! від 11.01.2007 р., що включає процес отримання пористого керамічного матеріалу, в якому АїгОз захищає 5іС від окислення. Композиційний керамічний матеріал володіє окислювальною стійкістю при температурах до 1650 "С. Однак відомо, що пористі керамічні матеріали не використовують в умовах впливу високошвидкісних окислювальних потоків в зв'язку з недостатньою міцністю і низькою ерозійною стійкістю.
Відомий композиційний керамічний матеріал для високотемпературного застосування, описаний в патенті Японії УР 3963407 (82) клас СО4В 35/66 від 22.08.2007 р. авторів Боеда
Тототі, Ніріпо Мізипори, Спіпага Кепії ("ТоКуо Модуо Со ца"), що включає 5...90 мас. 95 БІС, 5...90 мас. 95 АЇ2Оз, 0...20 мас. 95 вуглецю. В даному випадку АЇ2Оз також використовується для підвищення окислювальної стійкості ЗіС. Однак введення вільного вуглецю знижує окислювальну стійкість системи /5іС-АОз, оскільки вуглець характеризується низькотемпературною окиснюваністю при нагріванні в окислювальних середовищах.
Як прототип використовується матеріал, що містить 5іС, АІ2гОз і МдО при співвідношенні компонентів в мас. 90: АЇ2Оз - 50...98,9; БІС - 1...40; Мо - 0,1...10 (патент КО Мо 2397196 С2, кл.
С048 35/10, 20.08.2010 "Способ получения композиционного керамического материала (варианть)"). Цей композиційний керамічний матеріал застосовується як люмінесцентний матеріал і для високотемпературного застосування в умовах впливу високошвидкісних окислювальних потоків для виробів ракетно-космічної техніки не придатний.
Відома група винаходів на способи отримання композиційного керамічного матеріалу заснована на змішуванні порошкових компонентів, що містять оксид алюмінію, оксид магнію, карбід кремнію, їх гранулювання, подальшому пресуванні, сушці і спіканні (див., наприклад, патент КО Мо2397196 С2, кл. С04В 35/10, 20.08.2010 "Способ получения композиционного керамического материала (варианть)") Недоліком є створення наноструктурного
Зо композиційного керамічного матеріалу, непридатного для застосування в агресивних середовищах з підвищеною окисною і термічною стійкістю.
Завданням, на вирішення якого спрямовано винахід, є отримання високоякісного композиційного керамічного матеріалу з підвищеною окисною і термічною стійкістю, що може бути використано в якості інструментального. Це досягається тим, що високощільний композиційний керамічний матеріал для застосування в теплонавантажених вузлах виробів містить карбід кремнію, частково стабілізований оксидом ітрію, оксид цирконію і нітрид алюмінію, причому карбід кремнію і оксид цирконію мають дисперсність 30-60 нм, а вміст нітриду алюмінію становить 20-50 мас.95. Спосіб отримання композиційного матеріалу здійснюють шляхом змішування порошкових компонентів карбіду кремнію, при якому гранулюють карбід кремнію, частково стабілізований оксидом ітрію, оксид цирконію і нітрид алюмінію, причому карбід кремнію і оксид цирконію мають дисперсність 30-60 нм, а вміст нітриду алюмінію становить 20-50 мас. 95, потім проводять гаряче пресування з прямим пропусканням струму, І якого становить 5000-8000 А (електроконсолідація) при температурі 1700-1900 і тиску 30 МПа, перемішування вихідних порошків проводять в планетарному млині, гранулюють з додаванням полівінілового спирту (ПВС), сушать при температурі 200-250 "С, а гаряче пресування проводять при 1700-1900 "С в вакуумі та витримують при кінцевій температурі протягом 2 хв.
Підвищена стійкість до окислення пропонованого високоякісного композиційного матеріалу досягається за рахунок введення до складу оксидних компонентів - нанопорошку нітриду алюмінію і нанодисперсного оксиду цирконію частково стабілізованого оксидом ітрію.
Гаряче пресування матеріалу проводять при температурі 1700-1900 "б, коли дифузійні процеси при твердофазному спіканні найбільш активовані. Це й забезпечує отримання високоякісного міцного матеріалу з високою температурою і окислювальною стійкістю. Відомо, що 27О2-3 мас.б5 М2Оз за рахунок трансформаційного зміцнення збільшує міцність і тріщиностійкість композиційного матеріалу, а також стимулює реакцію дефектоутворення всередині наноструктурного карбіду кремнію.
Дослідження фізико-механічних характеристик проводили на зразках розміром бхбх50 мм і пластинах розміром 6б3хбо0х8 мм. Склад компонентів і властивості пропонованого композиційного керамічного матеріалу, включаючи позамежні: (510)
15-30 мас. 95 2702-3 мас. 95 У2Оз розмір зерен 30-60 нм; 35-65 мас. 95 5іС розмір зерен 30-60 нм; 20-50 мас. 95 АЇМ розмір зерен 15-30 нм; межа міцності на вигин 600-900 МПа; тріщиностійкість 6-8 МПа: м'г; твердість 91-94 НАА; коефіцієнт теплопровідності 35-45 Вт/м'К; гранична температура 1800.
Приклад. Керамічні порошки у співвідношенні 15 мас. 96 нанодисперсного оксиду цирконію, 35 мас. 956 нанодисперсного карбіду кремнію, 50 мас. 95 нітриду алюмінію подрібнюють в середовищі ацетону на планетарному млині.
Готують формувальну масу, яка містить 5 мас. 9о технологічної зв'язки з полівінілового спирту і 95 мас. 95 композиційного керамічного порошку.
Композиційну шихту ущільнюють гарячим пресуванням з прямим пропусканням електричного струму І-5000 А при тиску 40 МПа. Сушку суміші проводять на повітрі при температурі 200-250 "б. Гаряче пресування проводять при температурі 1600-1900 "0 у вакуумі з витримкою при кінцевій температурі протягом 2 хв.
Характеристики пропонованого композиційного керамічного матеріалу: межа міцності на вигин 600-900 МПа; тріщиностійкість 6-8 МПа: м"; твердість 91-93 НАА; коефіцієнт теплопровідності 35-45 Вт/м'К; гранична температура 1800.
Технічний результат винаходу полягає в можливості використання нового композиційного керамічного матеріалу в якості інструментального.
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІСпосіб отримання композиційного матеріалу шляхом змішування порошкових компонентів карбіду кремнію, який відрізняється тим, що гранулюють карбід кремнію, частково стабілізований оксидом ітрію, оксид цирконію і нітрид алюмінію, причому карбід кремнію і оксид цирконію мають дисперсність 30-60 нм, а вміст нітриду алюмінію становить 20-50 мас. 95, потім проводять гаряче пресування з прямим пропусканням струму, І якого становить 5000-8000 А(електроконсолідація) при температурі 1700-1900 "С і тиску 30 МПа, перемішування вихідних порошків проводять в планетарному млині, гранулюють з додаванням полівінілового спирту(ПВС), сушать при температурі 200-250 "С, а гаряче пресування проводять при 1700-1900 "С в вакуумі та витримують при кінцевій температурі протягом 2 хв.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202107767U UA151332U (uk) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202107767U UA151332U (uk) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA151332U true UA151332U (uk) | 2022-07-06 |
Family
ID=89903147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202107767U UA151332U (uk) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA151332U (uk) |
-
2021
- 2021-12-29 UA UAU202107767U patent/UA151332U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104387073B (zh) | 基于反应烧结法制造超细高韧性碳化硅陶瓷材料的方法 | |
| CN104030688A (zh) | 一种低温反应烧结碳化硅的制备方法 | |
| Jeong et al. | Spark plasma sintering of silicon nitride using nanocomposite particles | |
| Hu et al. | Rapid fabrication of porous Si3N4/SiC ceramics via nitridation of silicon powder with ZrO2 as catalyst | |
| JP3607939B2 (ja) | 炭化ケイ素−窒化ホウ素複合材料の反応合成 | |
| JPS5851910B2 (ja) | チツカケイソケイシヨウケツタイノセイゾウホウホウ | |
| Hongsheng et al. | Fabrication of β-Si3N4 with high thermal conductivity under ultra-high pressure | |
| CN107935576B (zh) | 氮化硅结合莫来石-碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法 | |
| KR101470322B1 (ko) | 고강도 질화알루미늄 소결체 및 이의 저온 소결방법 | |
| UA151332U (uk) | Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання | |
| JP4845112B2 (ja) | ＡｌＮ−ＳｉＣ−ＴｉＢ２複合焼結体製造方法 | |
| Ade et al. | Electroconductive ceramic composites with low-to-zero shrinkage during sintering | |
| Doroganov et al. | Highly concentrated ceramic binder suspensions based on silicon carbide | |
| UA128196C2 (uk) | Спосіб отримання композиційного матеріалу на основі карбіду кремнію для інструментального використання | |
| UA121894U (uk) | Композиційний матеріал на основі карбіду кремнію з високими термомеханічними властивостями | |
| CN112830792B (zh) | 一种高硬度的铪基三元固溶体硼化物陶瓷及其制备方法和应用 | |
| UA117981C2 (uk) | Композиційний матеріал на основі карбіду кремнію з високими термомеханічними властивостями | |
| JP2010013310A (ja) | 固体圧力媒体用セラミックス焼結体および固体圧力媒体 | |
| UA150266U (uk) | СПОСІБ ОТРИМАННЯ КОМПОЗИЦІЙНОГО КЕРАМІЧНОГО МАТЕРІАЛУ НА ОСНОВІ ДІОКСИДУ ЦИРКОНІЮ, ЧАСТКОВО СТАБІЛІЗОВАНОГО ДО 5 МАС. % СеО<sub>2</sub>, І КАРБІДУ КРЕМНІЮ З ВИСОКИМИ ТЕРМОМЕХАНІЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ | |
| CN1793037A (zh) | 一种碳/陶防热复合材料及其制备方法 | |
| Wan et al. | Sintering kinetics of porous ceramics from high-alumina fly ash | |
| JP5825955B2 (ja) | 窒化硼素／炭化珪素複合焼結体の製造方法 | |
| Ban’kovskaya et al. | Effect of the thermal treatment mode on the composition and structure of ZrB 2-SiC system composites | |
| UA127821C2 (uk) | СПОСІБ ОТРИМАННЯ КОМПОЗИЦІЙНОГО КЕРАМІЧНОГО МАТЕРІАЛУ НА ОСНОВІ ДІОКСИДУ ЦИРКОНІЮ, ЧАСТКОВО СТАБІЛІЗОВАНОГО ДО 5 МАС. % СеO<sub>2</sub> КАРБІДУ КРЕМНІЮ З ВИСОКИМИ ТЕРМОМЕХАНІЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ | |
| JPS5826076A (ja) | セラミツクス焼結体及びその製造方法 |