UA81095U - High-temperature thermo- and corrosion-resistant electric insulating material of bn-b4c system - Google Patents
High-temperature thermo- and corrosion-resistant electric insulating material of bn-b4c system Download PDFInfo
- Publication number
- UA81095U UA81095U UAU201213418U UAU201213418U UA81095U UA 81095 U UA81095 U UA 81095U UA U201213418 U UAU201213418 U UA U201213418U UA U201213418 U UAU201213418 U UA U201213418U UA 81095 U UA81095 U UA 81095U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- corrosion
- silicon oxide
- boron nitride
- boron
- zirconium
- Prior art date
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910007948 ZrB2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N boron;zirconium Chemical compound B#[Zr]#B VWZIXVXBCBBRGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000954 Medium-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Корисна модель належить до галузі порошкової металургії а саме - до високотемпературних термо- і корозійностійких електроіїзоляційних матеріалів. Матеріал, що заявляється, може бути використаний в металургійній промисловості для стаканів-дозаторів устаткування безперервного розливання сталі, футерівки тиглів, ванн, труб для розплавлених металів і сплавів, а також в машинобудуванні та електротехніці для виготовлення високотемпературних електроізоляторів тощо.The useful model belongs to the field of powder metallurgy, namely to high-temperature thermal and corrosion-resistant electrical insulating materials. The claimed material can be used in the metallurgical industry for dosing cups of continuous steel pouring equipment, lining of crucibles, baths, pipes for molten metals and alloys, as well as in mechanical engineering and electrical engineering for the manufacture of high-temperature electrical insulators, etc.
Аналогом розробленому матеріалу може бути спечений матеріал системи ВМ-Ва.С (карбонітрид бору) за участю порошків нітриду бору з різним ступенем упорядкування, одержаних різними технологічними засобами: карбамідним, розчинним та азотуванням аморфного бору (Григорьев О.Н, Бега Н.Д., Ляшенко В.И., Дубовик Т.В., Котенко В.А.,An analogue of the developed material can be the sintered material of the VM-Va.S system (boron carbonitride) with the participation of boron nitride powders with different degrees of ordering, obtained by various technological means: urea, soluble, and nitriding of amorphous boron (O.N. Grigoryev, N.D. Bega , V.Y. Lyashenko, T.V. Dubovyk, V.A. Kotenko,
Панашенко В.М., Щербина О.Д. Зависимость структурьї спеченного карбонитрида бора от степени дефектности порошку нитрида бора// Порошковая металлургия.-2005.-5/6. - С. 100- 107). Проведено дослідження структурних особливостей порошків ВМ, отриманих трьома різними технологіями, і щільності спечених зразків карбонітриду бору за участю цих порошків.Panashenko V.M., Shcherbina O.D. Dependence of the structure of sintered boron carbonitride on the degree of defectivity of boron nitride powder// Poroshkovaya metallurgiya.-2005.-5/6. - pp. 100-107). The structural features of VM powders obtained by three different technologies and the density of sintered samples of boron carbonitride with the participation of these powders were studied.
Недоліком аналогу, тобто спеченого карбонітриду бору за участю ВМ, який було отримано трьома різними технологіями, є низькі значення щільності спечених зразків, що свідчить про їх низьку механічну міцність.The disadvantage of the analogue, i.e. sintered boron carbonitride with the participation of VM, which was obtained by three different technologies, is the low values of the density of the sintered samples, which indicates their low mechanical strength.
Як прототип був вибраний спечений керамічний матеріал на основі нітриду бору ВМ і карбіду бору ВС, отриманий пресуванням заготовок і їх реакційним спіканням в азоті при температурі 1800 С. (Григорьев О.Н, Котенко В.А., Ляшенко В.И., Рогозинская А.А., Дубовик Т.В.,A sintered ceramic material based on VM boron nitride and VS boron carbide, obtained by pressing blanks and their reaction sintering in nitrogen at a temperature of 1800 C, was chosen as a prototype (O.N. Grigoryev, V.A. Kotenko, V.I. Lyashenko, V.I. A.A., Dubovik T.V.,
Панашенко В.М., Черненко Л.М. Свойства спеченньїх керамических материалов на основе нитрида и карбида бора. // Порошковая металлургия.-2007.-1/2. - С. 58-64). Встановлено, що отриманий матеріал має високі значення електроопору і діелектричних характеристик, термостійкість при охолодженні на повітрі в інтервалі від 1200 до 20 "С і ерозійну стійкість при лазерному опромінюванні.Panashenko V.M., Chernenko L.M. Properties of sintered ceramic materials based on boron nitride and boron carbide. // Powder metallurgy.-2007.-1/2. - pp. 58-64). It was established that the obtained material has high values of electrical resistance and dielectric characteristics, heat resistance when cooling in air in the range from 1200 to 20 "С and erosion resistance during laser irradiation.
Недоліком цього матеріалу є висока пористість (до 30 905) і низька механічна міцність.The disadvantage of this material is high porosity (up to 30,905) and low mechanical strength.
В основу корисної моделі поставлена задача "Високотемпературний термо- і корозійностійкий електроізоляційний матеріал системи ВМ-ВаС" створити матеріал з високими значеннями термо- і корозійної стійкості, достатньою щільністю і механічною міцністю, а такожThe useful model is based on the task of "High-temperature thermal and corrosion-resistant electrical insulating material of the VM-VaS system" to create a material with high values of thermal and corrosion resistance, sufficient density and mechanical strength, as well as
Зо електроїзоляційними властивостями.With electrical insulating properties.
Поставлена задача вирішується тим, що додавання до суміші порошків нітриду бору ВМ і карбіду бору ВАС порошків оксиду кремнію 510», діоксиду цирконію 270» і дибориду цирконію 2В: та дотриманням оптимального кількісного співвідношення компонентів, мас. Фо: карбід бору ВАС 5-7 оксид кремнію 5іОг2 15-35 діоксид цирконію 7702 4-20 диборид цирконію 2гВ2 4-10 нітрид бору ВМ 30-70.The task is solved by the fact that the addition of powders of silicon oxide 510", zirconium dioxide 270" and zirconium diboride 2B to the mixture of boron nitride BM and boron carbide VAS powders: and compliance with the optimal quantitative ratio of components, wt. Fo: boron carbide VAS 5-7 silicon oxide 5iOg2 15-35 zirconium dioxide 7702 4-20 zirconium diboride 2gV2 4-10 boron nitride BM 30-70.
Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі ії технічного результату є очевидним із нижченаведеного опису. Нітрид бору ВМ використовували як матеріал з високою термо- і корозійною стійкістю, електроізоляційними властивостями і задовільною механічною оброблюваністю. Карбід бору В.С і диборид цирконію 27Вг2 підвищують корозійну стійкість матеріалу, а також його механічну міцність. Оксид кремнію 51іО» активізує процес гарячого пресування, знижує його температуру і підвищує щільність і механічну міцність гарячепресованого матеріалу. Діоксид цирконію 7702 підвищує стійкість до окиснення і електроізоляційні властивості матеріалу.The cause-and-effect relationship between the set of essential features of the useful model and the technical result is obvious from the following description. VM boron nitride was used as a material with high thermal and corrosion resistance, electrical insulating properties and satisfactory mechanical machinability. Boron carbide VS and zirconium diboride 27Vg2 increase the corrosion resistance of the material, as well as its mechanical strength. Silicon oxide 51iO" activates the hot pressing process, lowers its temperature and increases the density and mechanical strength of the hot pressed material. Zirconium dioxide 7702 increases oxidation resistance and electrical insulating properties of the material.
Високотемпературний термо- і корозійностійкий електроіїзоляційний матеріал системи ВІМ-High-temperature thermal and corrosion-resistant electrical insulating material of the VIM system
Вас одержували методами порошкової металургії. Вихідні порошки: нітрид бору ВМ, карбід боруYou were obtained by powder metallurgy methods. Initial powders: VM boron nitride, boron carbide
ВаС, оксид кремнію 5102, діоксид цирконію 2702 і диборид цирконію 7/В» змішували у відповідних співвідношеннях та одночасно розмелювали у планетарному млині в середовищі ацетону 6 годин. Суміші висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито, середня величина частинок не перевищувала 2-6 мкм. Зразки одержували гарячим пресуванням в графітових прес-формах в температурному Інтервалі 1600-1900 "С при тиску 20 МПа, часі витримки при заданій температурі 15-20 хвилин до повної усадки. Пористість гарячепресованих зразків складала 8-23 95.BaC, silicon oxide 5102, zirconium dioxide 2702 and zirconium diboride 7/B" were mixed in the appropriate ratios and simultaneously ground in a planetary mill in an acetone medium for 6 hours. The mixtures were dried in a drying cabinet, and then sifted through a sieve, the average particle size did not exceed 2-6 μm. The samples were obtained by hot pressing in graphite molds in the temperature range of 1600-1900 "С at a pressure of 20 MPa, holding time at the given temperature for 15-20 minutes until complete shrinkage. The porosity of the hot-pressed samples was 8-23 95.
Досліджували п'ять складів високотемпературного термо- і корозійностійкого електроіїзоляційного матеріалу системи ВМ-ВаС, які одержували таким чином:Five compositions of high-temperature thermal and corrosion-resistant electrical insulating material of the VM-VaS system were studied, which were obtained as follows:
Приклад 1. Порошки нітриду бору ВМ, карбіду бору В.С, оксиду кремнію 510», діоксиду цирконію 270» і дибориду цирконію 2/Вг змішували та одночасно розмелювали у планетарному млині в середовищі ацетону 6 годин у співвідношенні, мас. 95: нітрид бору ВМ-20, карбід боруExample 1. Powders of boron nitride VM, boron carbide VS, silicon oxide 510", zirconium dioxide 270" and zirconium diboride 2/Vg were mixed and simultaneously ground in a planetary mill in an acetone medium for 6 hours in the ratio, wt. 95: boron nitride VM-20, boron carbide
Вас - 4, оксид кремнію 510» - 38, діоксид цирконію 770: - 26 і диборид цирконію 2гВ»е - 12. Суміші висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито, середня величина частинок не перевищувала 2-6 мкм. Зразки одержували гарячим пресуванням в графітових прес-формах при температурі 1600 "С, тиску 20 МПа, часі витримки при заданій температурі 15-20 хвилин до повної усадки. Пористість гарячепресованих зразків складала 8-10 95.Vas - 4, silicon oxide 510" - 38, zirconium dioxide 770: - 26 and zirconium diboride 2gV"e - 12. The mixtures were dried in a drying cabinet, and then sifted through a sieve, the average particle size did not exceed 2-6 microns. The samples were obtained by hot pressing in graphite molds at a temperature of 1600 "C, a pressure of 20 MPa, a holding time at a given temperature of 15-20 minutes until complete shrinkage. The porosity of the hot-pressed samples was 8-10 95.
Приклад 2. Порошки нітриду бору ВМ, карбіду бору В.С, оксиду кремнію 510», діоксиду цирконію 270» і дибориду цирконію 2/Вг змішували та одночасно розмелювали у планетарному млині в середовищі ацетону 6 годин у співвідношенні, мас. 95: нітрид бору ВМ-30, карбід боруExample 2. Powders of boron nitride VM, boron carbide VS, silicon oxide 510", zirconium dioxide 270", and zirconium diboride 2/Vg were mixed and simultaneously ground in a planetary mill in an acetone environment for 6 hours in the ratio, wt. 95: boron nitride VM-30, boron carbide
Вас - 5, оксид кремнію 510: - 35, діоксид цирконію 2705 - 20 і диборид цирконію 7В»5 - 10. Суміші висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито, середня величина частинок не перевищувала 2-6 мкм. Зразки одержували гарячим пресуванням в графітових прес-формах при температурі 1700 "С, тиску 20 МПа, часі витримки при заданій температурі 15-20 хвилин до повної усадки. Пористість гарячепресованих зразків складала 10-12 Об.Vas - 5, silicon oxide 510: - 35, zirconium dioxide 2705 - 20 and zirconium diboride 7V»5 - 10. The mixtures were dried in a drying cabinet, and then sifted through a sieve, the average particle size did not exceed 2-6 microns. The samples were obtained by hot pressing in graphite molds at a temperature of 1700 "С, a pressure of 20 MPa, a holding time at a given temperature of 15-20 minutes until complete shrinkage. The porosity of the hot-pressed samples was 10-12 Ob.
Приклад 3. Порошки нітриду бору ВМ, карбіду бору В.С, оксиду кремнію 510», діоксиду цирконію 270» і дибориду цирконію 2/Вг змішували та одночасно розмелювали у планетарному млині в середовищі ацетону 6 годин у співвідношенні, мас. 95: нітрид бору ВМ-50, карбід боруExample 3. Powders of boron nitride VM, boron carbide VS, silicon oxide 510", zirconium dioxide 270", and zirconium diboride 2/Vg were mixed and simultaneously ground in a planetary mill in an acetone environment for 6 hours in the ratio, wt. 95: boron nitride VM-50, boron carbide
Вас - 6, оксид кремнію 510» - 25, діоксид цирконію 2705 - 13 і диборид цирконію 21В»г - 6. Суміші висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито, середня величина частинок не перевищувала 2-6 мкм. Зразки одержували гарячим пресуванням в графітових прес-формах при температурі 1800 "С, тиску 20 МПа, часі витримки при заданій температурі 15-20 хвилин до повної усадки. Пористість гарячепресованих зразків складала 11-14 Фо.Vas - 6, silicon oxide 510" - 25, zirconium dioxide 2705 - 13 and zirconium diboride 21V"g - 6. The mixtures were dried in a drying cabinet, and then sifted through a sieve, the average particle size did not exceed 2-6 microns. The samples were obtained by hot pressing in graphite molds at a temperature of 1800 "C, a pressure of 20 MPa, a holding time at a given temperature of 15-20 minutes until complete shrinkage. The porosity of the hot-pressed samples was 11-14 Fo.
Приклад 4. Порошки нітриду бору ВМ, карбіду бору В.С, оксиду кремнію 510», діоксиду цирконію 270» і дибориду цирконію 2г/Вг змішували та одночасно розмелювали у планетарному млині в середовищі ацетону 6 годин у співвідношенні, масово: нітрид бору ВМ-70, карбід бору ВАС - 7, оксид кремнію 5іО2 - 15, діоксид цирконію 2гО»2 - 4 і диборид цирконію 2гВ» - 4. Суміші висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито, середня величина частинок не перевищувала 2-6 мкм. Зразки одержували гарячим пресуванням в графітових прес-формах при температурі 1800 "С, тиску 20 МПа, часі витримки при заданій температурі 15-20 хвилин до повної усадки. Пористість гарячепресованих зразків складала 14-16 Об.Example 4. Powders of boron nitride VM, boron carbide VS, silicon oxide 510", zirconium dioxide 270", and zirconium diboride 2g/Wg were mixed and simultaneously ground in a planetary mill in an acetone environment for 6 hours in the ratio, by mass: boron nitride VM- 70, boron carbide VAS - 7, silicon oxide 5iO2 - 15, zirconium dioxide 2gO"2 - 4 and zirconium diboride 2gV" - 4. The mixtures were dried in a drying cabinet, and then sifted through a sieve, the average particle size did not exceed 2-6 microns . The samples were obtained by hot pressing in graphite molds at a temperature of 1800 "C, a pressure of 20 MPa, a holding time at a given temperature of 15-20 minutes until complete shrinkage. The porosity of the hot-pressed samples was 14-16 Ob.
Зо Приклад 5. Порошки нітриду бору ВМ, карбіду бору В.С, оксиду кремнію 510», діоксиду цирконію 270» і дибориду цирконію 2/Вг змішували та одночасно розмелювали у планетарному млині в середовищі ацетону 6 годин у співвідношенні, масово: нітрид бору ВМ-80, карбід бору ВАС - 8, оксид кремнію 5іО2 - 8, діоксид цирконію 2гО2 - З і диборид цирконію 72В2 - 1. Суміші висушували в сушильній шафі, а потім просіювали через сито, середня величина частинок не перевищувала 2-6 мкм. Зразки одержували гарячим пресуванням в графітових прес-формах при температурі 1900 "С, тиску 20 МПа, часі витримки при заданій температурі 15-20 хвилин до повної усадки. Пористість гарячепресованих зразків складала 18-23 Об.From Example 5. Powders of boron nitride VM, boron carbide VS, silicon oxide 510", zirconium dioxide 270", and zirconium diboride 2/Vg were mixed and simultaneously ground in a planetary mill in an acetone medium for 6 hours in the ratio, by mass: boron nitride VM -80, boron carbide VAS - 8, silicon oxide 5iO2 - 8, zirconium dioxide 2gO2 - З and zirconium diboride 72В2 - 1. The mixtures were dried in a drying cabinet, and then sifted through a sieve, the average particle size did not exceed 2-6 microns. The samples were obtained by hot pressing in graphite molds at a temperature of 1900 "С, a pressure of 20 MPa, a holding time at a given temperature of 15-20 minutes until complete shrinkage. The porosity of the hot-pressed samples was 18-23 Vol.
На механічно оброблених (методами шліфування та полірування) гарячепресованих зразках розміром 36бх4х3 мм, а також Ж 10х15 мм визначали фазовий склад, механічну міцність, термостійкість, щільність питомий електроопір, коефіцієнт термічного розширення (КТР) і корозійну стійкість в контакті з чистим залізом і сталлю 45. Для проведення експлуатаційних випробувань в умовах роботи вузла безперервного розливання сталей як стакани-дозатори були отримані гарячепресовані заготовки Є 50х80 мм, з яких механічним оброблюванням були виготовлені деталі необхідної геометричної форми.The phase composition, mechanical strength, heat resistance, density, specific electrical resistance, coefficient of thermal expansion (CTE) and corrosion resistance in contact with pure iron and steel were determined on mechanically processed (grinding and polishing methods) hot-pressed samples with a size of 36x4x3 mm, as well as a thickness of 10x15 mm. 45 In order to carry out operational tests under the conditions of operation of the unit of continuous pouring of steels, hot-pressed blanks of 50x80 mm were obtained as dosing cups, from which parts of the required geometric shape were manufactured by mechanical processing.
В зв'язку з необхідністю порівняння властивостей матеріалу прототипу з тим, що заявляється, за значеннями міцності на згин, термостійкості в інтервалі від 1500 до 20 "С на повітрі, корозійної стійкості в чистому залізі і сталі 45, а також в умовах експлуатації стаканів- дозаторів, автори провели додаткове дослідження. Для цього пресуванням і спіканням були отримані зразки необхідної форми за режимом, вказаним в прототипі. Дані по фізико- механічним властивостям матеріалу, який заявляється, і прототипу наведені в таблиці.In connection with the need to compare the properties of the material of the prototype with what is claimed, according to the values of bending strength, heat resistance in the range from 1500 to 20 "С in air, corrosion resistance in pure iron and steel 45, as well as in the conditions of operation of the glasses- dispensers, the authors conducted an additional study. For this, samples of the required shape were obtained by pressing and sintering according to the mode indicated in the prototype. Data on the physical and mechanical properties of the claimed material and the prototype are shown in the table.
Рентгенівський аналіз вихідних сумішей і гарячепресованих зразків проводили на дифрактометрі типу ДРОН в Сика-випромінюванні. Обробку дифракційних кривих здійснювали за допомогою відповідних програм. Структуру зразків вивчали методом оптичної мікроскопії.X-ray analysis of the initial mixtures and hot-pressed samples was performed on a DRON type diffractometer in Sika radiation. Diffraction curves were processed using appropriate programs. The structure of the samples was studied by optical microscopy.
Проведені рентгенівські і мікроскопічні дослідження фазового складу матеріалу, який заявляється, показали, що в умовах гарячого пресування при 1600-1900 С нові фази не утворюються.X-ray and microscopic studies of the phase composition of the claimed material have shown that no new phases are formed under hot pressing conditions at 1600-1900 C.
Щільність вимірювали гідростатичним зважуванням. Випробування міцності на згин і стиск проводили на "Універсальній машині для механічних випробувань НДІ КІМП-12319-10".Density was measured by hydrostatic weighing. Bending and compressive strength tests were carried out on the "Universal machine for mechanical tests of the Scientific Research Institute KIMP-12319-10".
Об'ємний питомий електроопір визначали на приладі "МОМ".Volume resistivity was determined on the "MOM" device.
Термостійкість зразків визначали за кількістю теплозмін в інтервалі температур від 1500 до 20 7С на повітрі. Зразки вміщували в піч, нагріту до 1500 "С, витримували 20 хв і охолоджували на повітрі до кімнатної температури. Цикли нагрівання і охолодження повторювали до появи першої тріщини на одному з 5 зразків кожного складу. Коефіцієнт термічного розширення (КТР) досліджували на дилатометрі шляхом заміру зміни довжини зразків при нагріванні.The heat resistance of the samples was determined by the number of heat changes in the temperature range from 1500 to 20 7C in air. The samples were placed in an oven heated to 1500 "C, held for 20 min and cooled in air to room temperature. The heating and cooling cycles were repeated until the first crack appeared on one of the 5 samples of each composition. The coefficient of thermal expansion (CTE) was studied on a dilatometer by measuring changes in the length of the samples during heating.
Корозійні дослідження в розплавах чистого заліза і сталі 45 проводили у вакуумі при температурі 1650-1700 С протягом 40 хв. Взаємодію на границі матеріал-розплав досліджували засобом растрової електронної мікроскопії в поєднанні з рентгеноспектральним мікроаналізом. Кут змочування заміряли засобом лежачої краплі (Єременко В.Н., Найдич Ю.В.Corrosion studies in melts of pure iron and steel 45 were carried out in a vacuum at a temperature of 1650-1700 C for 40 minutes. The interaction at the material-melt interface was studied by scanning electron microscopy in combination with X-ray spectral microanalysis. The angle of wetting was measured by means of a lying drop (Yeremenko V.N., Naidych Yu.V.
Змочування рідкими металами поверхонь тугоплавких сполук - К.: Видавництво АН УРСР.- 1958.-60 с). У вакуумі заміряли крайові кути змочування в системі матеріал-розплав.Wetting of surfaces of refractory compounds with liquid metals - K.: Publishing House of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. - 1958.-60 p). In a vacuum, the marginal wetting angles in the material-melt system were measured.
Встановлено, що матеріал, який заявляється, а також матеріал прототипу в контакті з цими розплавами мають кути змочування менше 90", а саме (40-85)7, тобто цими розплавами змочуються, але на границі розділу матеріал-метал взаємодія відсутня.It was established that the claimed material, as well as the prototype material in contact with these melts, have wetting angles less than 90", namely (40-85)7, i.e. they are wetted by these melts, but there is no interaction at the material-metal interface.
Приведені в таблиці дані свідчать про те, що матеріал корисної моделі, який заявляється, має більш високі значення щільності, механічної міцності і термостійкості, в порівнянні з матеріалом прототипу. При цьому корозійна стійкість, питомий електроопір і механічна оброблюваність знаходяться на однаковому рівні.The data presented in the table indicate that the material of the useful model, which is claimed, has higher values of density, mechanical strength and heat resistance, compared to the material of the prototype. At the same time, corrosion resistance, specific electrical resistance and mechanical machinability are at the same level.
Основними вимогами до матеріалу, який використовується для виготовлення змінних стаканів-дозаторів устаткування безперервного розливання сталі, є високі значення термо- і корозійної стійкості, а також достатня щільність і механічна міцність, щоб не було розмивання стінок стаканів потоком металу. Для визначення можливості використання матеріалу, який заявляється, як змінні стакани-дозатори устаткування безперервного розливання сталі, в порівнянні з матеріалом прототипу, були проведені експлуатаційні випробування у виробничих умовах.The main requirements for the material used for the manufacture of replaceable dispenser cups of continuous steel pouring equipment are high values of thermal and corrosion resistance, as well as sufficient density and mechanical strength so that the walls of the cups are not eroded by the flow of metal. In order to determine the possibility of using the material, which is claimed, as replaceable dosing cups of the equipment of continuous pouring of steel, in comparison with the material of the prototype, operational tests were carried out in production conditions.
В результаті проведених експлуатаційних досліджень було встановлено, що стакани- дозатори матеріалу, який заявляється, отримані гарячим пресуванням, мають високі термо- і корозійну стійкість в контакті з розплавами низько- і середньовуглецевих сталей, достатню щільність і механічну міцність, що дозволяє їм безперервно працювати 9-14 годин без заміни.As a result of operational studies, it was established that the dispenser cups of the claimed material, obtained by hot pressing, have high thermal and corrosion resistance in contact with low- and medium-carbon steel melts, sufficient density and mechanical strength, which allows them to work continuously 9 -14 hours without replacement.
Зо Стакани-дозатори з матеріалу прототипу, одержані пресуванням і спіканням, були досліджені в тих же умовах. Встановлено, що в зв'язку з відносно невисокими значеннями щільності і механічної міцності, стінки дозаторів суттєво розмиваються за 4-6 годин роботи.2. Dosing glasses from the prototype material, obtained by pressing and sintering, were tested under the same conditions. It was established that due to the relatively low values of density and mechanical strength, the walls of the dispensers are significantly eroded in 4-6 hours of operation.
Таким чином, експлуатаційні випробування показали, що стакани-дозатори з гарячепресованого матеріалу, що заявляється, працюють довше в 2-3 рази, ніж з матеріалу прототипу, які отримані пресуванням і спіканням.Thus, operational tests have shown that dispenser cups made of hot-pressed material, which is claimed, work 2-3 times longer than those made of prototype material obtained by pressing and sintering.
Найбільш ефективні властивості матеріалу, який заявляється, як корисна модель, виявляються в складах МоМо 2-4 (таблиця) в інтервалі концентрацій компонентів, мас. 9о: карбід бору ВАС - 5-7, оксид кремнію 5105 - 15-35, діоксид цирконію 2гО5 - 4-20, диборид цирконію 2тгВг5 - 4-10, нітрид бору ВМ-30-70.The most effective properties of the material, which is claimed to be a useful model, are found in MoMo compositions 2-4 (table) in the range of component concentrations, wt. 9o: boron carbide VAS - 5-7, silicon oxide 5105 - 15-35, zirconium dioxide 2gO5 - 4-20, zirconium diboride 2tgVg5 - 4-10, boron nitride BM-30-70.
Матеріал, що заявляється, може бути використаний в металургійній промисловості для стаканів-дозаторів устаткування безперервного розливання сталі, футерівки тиглів, ванн, труб для розплавлених металів і сплавів, а також в машинобудуванні та електротехніці для виготовлення високотемпературних електроізоляторів тощо.The claimed material can be used in the metallurgical industry for dosing cups of continuous steel pouring equipment, lining of crucibles, baths, pipes for molten metals and alloys, as well as in mechanical engineering and electrical engineering for the manufacture of high-temperature electrical insulators, etc.
ТаблицяTable
Склад та фізико-механічні і експлуатаційні властивості термо - і корозійностійкого електроіїзоляційного матеріалу системи ВМ-В4С в порівнянні з матеріалом прототипуThe composition and physico-mechanical and operational properties of the thermo- and corrosion-resistant electrical insulating material of the VM-B4S system in comparison with the prototype material
МоМо о. г. Безперервна скла-| Склад матеріалу, масую Міцність, КТР Кількість Питом, робота дів МПа й а106, тепло електро-| стакана-MoMo Fr. g. Continuous glass-| The composition of the material, the mass, the Strength, the KTR, the amount of Pitom, the work of MPa and A106 units, the heat of the electro-| glass of
Пористість, 4 змін, й о/, град", 1500- опір, дозатора при вм вс віО» 709 718» Зги-| Стис- 100- 202С, (Ф/7) см, розливанні ну| ку 10007 . 2076 сталей, повітря години із |5016|25|13| 6 |145|162| 11-74 | 44 | 180 | 8ч02| 914Porosity, 4 changes, y o/, degree", 1500- resistance, dispenser at vm all viO" 709 718" Zgy-| Stys- 100- 202С, (F/7) cm, pouring nu| ku 10007 . 2076 steels, air hours from |5016|25|13| 6 |145|162| 11-74 | 44 | 180 | 8h02| 914
Продовження таблиця 14-16 |80 188 | 3 | 1 |112|130| 18-23Continuation of table 14-16 |80 188 | 3 | 1 |112|130| 18-23
І |70130|Ї - | -Ї - |28| 89 | 25-30And |70130|Y - | -Y - |28| 89 | 25-30
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201213418U UA81095U (en) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | High-temperature thermo- and corrosion-resistant electric insulating material of bn-b4c system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201213418U UA81095U (en) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | High-temperature thermo- and corrosion-resistant electric insulating material of bn-b4c system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA81095U true UA81095U (en) | 2013-06-25 |
Family
ID=51947813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201213418U UA81095U (en) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | High-temperature thermo- and corrosion-resistant electric insulating material of bn-b4c system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA81095U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2665735C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-09-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Ceramic composite material for manufacturing nozzles |
-
2012
- 2012-11-26 UA UAU201213418U patent/UA81095U/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2665735C1 (en) * | 2017-11-22 | 2018-09-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Ceramic composite material for manufacturing nozzles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sahin et al. | Preparation of AlON ceramics via reactive spark plasma sintering | |
| Liu et al. | Changed oxidation behavior of ZrB2–SiC ceramics with the addition of ZrC | |
| Sonber et al. | Synthesis, densification and oxidation study of lanthanum hexaboride | |
| Cheng et al. | Preparation of Al2O3/TiC micro-composite ceramic tool materials by microwave sintering and their microstructure and properties | |
| Zhai et al. | Microstructure, mechanical properties and thermal shock behavior of h-BN-SiC ceramic composites prepared by spark plasma sintering | |
| Meng et al. | The repeated thermal shock behaviors of a ZrB2–SiC composite heated by electric resistance method | |
| Duan et al. | Low temperature pressureless sintering of silicon nitride ceramics for circuit substrates in powder electronic devices | |
| Xiao et al. | Oxidation protection of commercial-purity titanium by Na2O–CaO–SiO2 and Na2O–CaO–Al2O3–SiO2 glass–ceramic coatings | |
| Wu et al. | Hot-pressing sintered BN-SiO2 composite ceramics with excellent thermal conductivity and dielectric properties for high frequency substrate | |
| Potanin et al. | Synthesis, structure and properties of MAB phase MoAlB ceramics produced by combination of SHS and HP techniques | |
| Zhou et al. | Fabrication of diamond–SiC–TiC composite by a spark plasma sintering-reactive synthesis method | |
| Yang et al. | High-performance B4C-LaB6 composite ceramics fabricated via hot-pressing sintering with La2O3 as sintering additive | |
| Zhang et al. | Strengthening of porous TiB2⿿ SiC ceramics by pre-oxidation and crack-healing | |
| Hu et al. | Oxidation behavior of B4C-(ZrB2-SiC) ceramics at 1600° C | |
| Wan et al. | Effect of trace alumina on mechanical, dielectric, and ablation properties of fused silica ceramics | |
| Ye et al. | Effect of sintering activation energy on Si3N4 composite ceramics | |
| Ahmed et al. | Effect of zirconia and iron on the mechanical properties of Al2O3/TiC composites processed using combined self-propagating synthesis and direct consolidation technique | |
| Liao et al. | Enhanced thermal shock resistance of BN-based composites sintered by hot-pressing with the introduction of nano oxides | |
| Wei et al. | Phase and microstructure optimization of grain boundary oxides and its effect on the thermal conductivity of Y2O3-doped AlN ceramics | |
| Guo et al. | Effects of ball milling on the densification behavior, microstructure, and mechanical properties of TiB2–SiC ceramics | |
| UA81095U (en) | High-temperature thermo- and corrosion-resistant electric insulating material of bn-b4c system | |
| Wang et al. | High-performance B4C-YB4 composites fabricated with Y2O3 additive via hot-pressing sintering | |
| Hao et al. | Effects of Zn2SiO4 on the phase evolution, thermal expansion and mechanical properties of LiAlSiO4 ceramic | |
| Shi et al. | ζ-Ta4C3 lamellae growth behavior and its effects on microstructure and fracture toughness of TaC0. 6-Cu composites | |
| CN102992776B (en) | Preparation method of h-BN/VC machinable ceramic |