способ получения керамического материала на основе титаната алюминия tinalox-ct

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ТИТАНАТА АЛЮМИНИЯ TINALOX-CT путем смешивания порошков алюминий- и титансодержащих компонентов, их совместного помола, формования заготовок и последующего обжига в кислородсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что в качестве указанных исходных компонентов используют соответственно нитрид алюминия и нитрид титана при следующих количественных соотношениях, мас.%:

Нитрид алюминия - 59,1 - 78,6

Нитрид титана - 21,4 - 40,9

причем обжиг осуществляют до прекращения изменений массы заготовок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения поликристаллических керамических материалов на основе двойной оксидов и может быть использовано в металлургии, химии, машиностроении, энергетике и т.п.

Известен способ получения керамики из титаната алюминия путем прессования заготовок из порошка титаната алюминия при давлении 69 МПа и последующего обжига на воздухе при 1623-1923 К в течение 1-3 ч [1]

При этом получают керамику с крупнокристаллической структурой, например, после обжига при 1723 К в течение 1 ч керамика имеет размер зерен 13-14 мкм.

Керамику с меньшим размером зерен можно получить по двухстадийной технологии путем предварительного синтеза порошка титаната алюминия при 1270-1670 К в течение 3 ч из твердых растворов гидрооксидов алюминия и титана, полученных их совместным осаждением, с его последующим измельчением, введением связки, прессованием заготовок при 100 МПа и обжигом на воздухе при 1670-1970 К в течение 3 ч [2]

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ получения керамики из титаната алюминия по одностадийной технологии путем приготовления шихты из порошков рутила (TiO₂) и корунда (Al₂O₃) в процессе их совместного мокрого помола в шаровой мельнице с последующей сушкой суспензии, приготовлением заготовок путем прессования при 250 МПа и их обжигом при 1575-1635 К в токе кислорода при давлении 0,1 МПа в течение до 100 ч, который выбран нами за прототип [3]

Однако полученная в рамках этого способа керамика имеет зерна с размером 20-40 мкм и сравнительно невысокую механическую прочность.

Основной задачей предложенного изобретения является получение путем реакционного спекания керамического материала на основе титаната алюминия, размеры зерен которого не превышают 5-10 мкм.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения керамического материала из титаната алюминия путем смешения порошков титансодержащего и алюминийсодержащего компонентов, их совместного помола, формования заготовок и последующего обжига в кислородсодержащей атмосфере, согласно изобретению в качестве алюминий- содержащего компонента используют нитрид алюминия, а в качестве титансодержащего нитрид титана при следующих количественных соотношениях, мас. Нитрид алюминия 59,1-78,6 Нитрид титана 21,4-40,9 причем обжиг осуществляют до прекращения изменений массы этих заготовок.

Сущность предложенного способа заключается в том, что смешивают порошки нитрида титана и нитрида алюминия и путем совместного помола готовят шихту, в которую вводят технологическую связку в количестве 1-5 мас. (сверх 100 мас.) и гранулированием получают пресс-порошок, из которого формуют заготовки путем прессования при 100-300 МПа. Высушенные заготовки обжигают при 1570-1970 К в кислородсодержащей атмосфере при парциальном давлении кислорода не менее 10 Па (10^-4 атм и более) до прекращения изменений массы этих заготовок.

При выходе за указанные пределы количественных соотношений компонентов или при нарушении других условий не удается решить основную задачу изобретения получить тонкозернистый реакционноспеченный керамический материал на основе титаната алюминия.

Таким образом, технический результат достигается в изобретении за счет выбора состава исходной шихты, соотношения компонентов в ней и выбора условий термообработки, реализация которых позволяет по данным петрографического, рентгенофазового, ИК-спектрального и электронномикроскопического анализов получить тонкозернистый реакционноспеченный керамический материал на основе титаната алюминия с повышенной механической прочностью.

П р и м е р 1. Смешивали 118,2 г порошка нитрида алюминия (AlN, Ч, ТУ6-09-110-75) и 81,8 г порошка нитрида титана (TiN, ССВС, ТУ48-42-10-86) и подвергали помолу на планетарной мельнице. При этом получали шихту, содержащую 59,1 мас. AlN и 40,9 мас. TiN, в которую вводили 6 г парафина и гранулированием получали пресс-порошок. Заготовки формовали путем прессования при 200 МПа и обжигали их при 1770 К в воздушной атмосфере до прекращения изменений массы этих заготовок. После охлаждения получали 252 г реакционноспеченного керамического материала на основе титаната алюминия, выход которого составил 126%

П р и м е р 2. Смешивали 157,2 г порошка нитрида алюминия (AlN, СВС, ТУ 88-20-40-82) и 42,8 г порошка нитрида титана (TiN, СВС, ТУ 48-42-10-86) и путем совместного помола готовили шихту, содержащую: 78,6 мас. AlN и 21,4 мас. TiN. В полученную шихту вводили 6 г каучука, гранулированием получали пресс-порошок и при 300 МПа прессовали заготовки. Обжиг заготовок осуществляли при 1870 К в воздушной атмосфере до прекращения изменений их массы. После охлаждения получали 250 г керамического материала на основе титаната алюминия, выход которого составил 125%

Основные свойства полученного керамического материала представлены в таблице в сравнении с характеристиками керамики по прототипу.

Анализ результатов и данных, представленных в таблице, показывает, что поставленная в изобретении задача решена получен реакционноспеченный керамический материал на основе титаната алюминия. Керамика отличается пониженным размером зерен и повышенной прочностью.