спеченный композиционный материал

Формула изобретения

Спеченный композиционный материал на основе карбида тугоплавкого металла, содержащий графит, отличающийся тем, что он в качестве карбида тугоплавкого металла содержит карбиды циркония, ниобия, или тантала или их твердые растворы с величиной зерна диаметром 1-5 мкм или при следующем соотношении компонентов, мас.

Графит 1-3

Карбиды циркония, ниобия или тантала или их твердые растворы Остальное

причем равномерно распределенная пористость материала составляет 1-6%

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к высокотемпературным материалам на основе карбидов тугоплавких металлов и углерода.

Наиболее близким к изобретению является материал, предназначенный для изготовления испарительного элемента, содержащий 35-40 мас. углерода (пироуглерода), 58-62 мас. карбида циркония и 2-З мас. углеродного волокна [1]

Недостатком этого материала является резкое снижение прочности при температурах выше 2000^oС.

Цель изобретения повышение прочности спеченного композиционного материала. Для достижения цели изобретения предложен спеченный композиционный материал на основе карбида тугоплавкого металла, содержащий графит, который в качестве карбида тугоплавкого металла содержит карбиды циркония, ниобия или тантала или их твердые растворы с величиной зерна 10-30 мкм, графит он содержит в виде частиц шарообразной формы диаметром 1-3 мкм при следующем соотношении компонентов, мас. графит 1-3, карбиды циркония, ниобия или тантала или их твердые растворы остальное, причем равномерно распределенная пористость материала составляет 1-6%

Материал получают следующим образом.

Графитовые заготовки изотропного пирографита дробят до величины частиц размерами 1-3 мкм и cфероидизируют, придавая им шарообразную форму. После вакуумного отжига графитовые частицы смешивают с частицами карбидов тугоплавких металлов из ряда, включающего карбид циркония, карбид ниобия, карбид тантала или их твердые растворы, в планетарной мельнице, в парафиносодержащей среде, в течение 3-4 часов. После смешивания полученную массу формуют в заданную конфигурацию изделий, удаляют парафиносодержащую компоненту при температуре 250-З00^oС и спекают при температурах 2400-2600^oС. В таблице 1 приведены значения прочности на изгиб для известного материала прототипа, содержащего минимальное количество свободного углерода, и для граничных условий предложенного композиционного материала на основе карбида циркония. В таблице 2 приведены значения прочности на изгиб для предложенного композиционного материала на основе твердого раствора карбида циркония карбида тантала. Нижний предел по содержанию графита в предложенном материале обусловлен резким снижением его термопрочности. При 1 мас. графита термопрочность материала составляет 5-8 МВт/м но резко падает до 1-2 МВт/м при снижении содержания графита уже до 0,8 маc. При увеличении размера графитовых частиц более 3 мкм, резко падает прочность материала, как вследствии несоизмеримости размера графитовых частиц и частиц карбидной матрицы, так и резкого повышения пористости материала. Аналогичные зависимости соблюдаются и для вышеназванных карбидов из группы, включающей карбиды циркония, ниобия или тантала, а также для их твердых растворов.

Полученные значения прочности материала позволяют повысить работоспособность изготавливаемых из него высокотемпературных изделий.