Спосіб виготовлення матеріалу на основі дикарбо-додекабориду алюмінію
Номер патенту: 115739
Опубліковано: 11.12.2017
Автори: Козирєв Артем В'ячеславович, Пріхна Тетяна Олексіївна, Картузов Валерій Васильович, Картузов Єгор Валерійович, Свердун Володимир Богданович, Барвіцький Павло Петрович, Мощіль Віктор Євгенович, Гарбуз Віктор Васильович, Карпець Мирослав Васильович, Муратов Валерій Борисович
Формула / Реферат
Спосіб виготовлення матеріалу на основі дикарбо-додекабориду алюмінію AlВ12С2 методом гарячого пресування із додекабориду алюмінію AlВ12, який відрізняється тим, що спосіб проводять з додаванням до AlВ12 17 мас.% сажі С-300, а гаряче пресування здійснюють при температурі 1800-2000 °С під тиском 30 МПа.
Текст
Реферат: UA 115739 C2 (12) UA 115739 C2 Винахід стосується області синтезу керамічних матеріалів, а саме дикарбо-додекабориду алюмінію AlВ12С2. Для одержання матеріалу використовують метод гарячого пресування із суміші порошків AlВ12 і сажі С-300 при температурі 1800-2000 °С під тиском 30 МІІа. AlВ12С2 утворюється в результаті температурної дифузії атомів вуглецю в структуру AlВ12. Зовнішній тиск перешкоджає випаровуванню алюмінію. Одержаний матеріал містить не менше 75 мас.% фази AlВ12С2 і має пористість не більше 5 %. UA 115739 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід стосується області синтезу керамічних матеріалів. Основною фазою матеріалу, що визначає його технічні характеристики, є дикарбо-додекабориду алюмінію AlВ12С2. Матеріали такого типу синтезуються при температурах 1400-1600 °C потягом 60-120 хв. у вакуумі із порошків Al і В4С (A. Koroglu, D.P. Thompson, Journal of European Ceramic Society2012-V.32-p.3501-3507). Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого способу виготовлення є синтез із суміші порошків Al і В4С в присутності вільного вуглецю при температурі 1150-2250 °C при атмосферному тиску протягом 15-6000 хв. (Pyzik et al. Multipurpose boron carbide-aluminum composite and its manufacture via the control of the microstructure, US Patent No 4702770, 27 October 1987). Недоліком такого способу є те, що одержаний матеріал містить суміш керамічних фаз, кількість фази AlВ12С2 не перевищує 50 %. В основу винаходу поставлено задачу синтезу високощільного керамічного матеріалу із густиною, близькою до теоретичної (менше 5 %), при одночасному одержанні високого відсотку фази AlВ12С2 у синтезованому матеріалі (понад 75 %). Означена задача вирішується шляхом використання методу гарячого пресування під тиском 30 МПа. Вихідними речовинами є порошки AlВ12 і сажа С-300, які змішуються в планетарному активаторі протягом 3 хв. Для вирішення цієї задачі у способі виготовлення матеріалу на основі дикарбододекабориду алюмінію AlВ12С2 методом гарячого пресування із додекабориду алюмінію AlВ12, процес проводять з додаванням 17 мас. % сажі С-300 при температурі 1800-2000 °C під тиском 30МПа. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється, і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. AlВ12С2 утворюється в результаті дифузії вуглецю в структуру AlВ12 в результаті нагрівання. Одночасно з цим відбувається процес розкладу AlВ12 з утворенням газоподібного алюмінію. Зовнішній тиск 30 МПа перешкоджає випаровуванню металу і дозволяє одержати матеріал з густиною, близькою до теоретичної. Алюміній, що утворюється в результаті реакції, вступає у взаємодію з ізолюючим матеріалом нітридом бору з утворенням нітриду алюмінію. Приклади конкретної реалізації винаходу. Приклад 1. Порошки AlВ12 і сажі С-300 у співвідношенні мас 4,9 до 1 поміщають в планетарний активатор і змішують протягом 3 хв. Одержану суміш засипають у графітову прес-форму, попередньо вкриту із внутрішньої сторони порошком гексагонального нітриду бору. Графітову прес-форму поміщають в індуктор, заповнюючи всі пустоти порошком оксиду цирконію. Індуктор розміщують між пуансонами преса гарячого пресування і нагрівають до 1950 °C. Температуру в реакційному об'ємі контролюють за допомогою пірометра. Після нагрівання створюють тиск 30 МПа. Нагрівання продовжують до припинення усадки. Одержаний матеріал містить 86 мас. % фази AlВ12С2 (решта 14 мас. % гексагонального AlN), пористість - не більше 0,15 %. Твердість за Віккерсом при навантаженні 4911 (5 кг) - 24 ГПа, 1/2 тріщиностійкість - 7,0 МПа'м . Приклад 2. Синтез проводять так само, як і в Прикладі 1. Температура синтезу становить 1800 °C. Нагрівання продовжують до припинення усадки і ще 3 хв. після цього. Одержаний матеріал містить 76 мас. % фази AlВ12С2 (решта - 24 мас. % гексагонального AlN), пористість - не більше 0,15 %. Твердість за Віккерсом при навантаженні 4911 (5 кг) 21 ГПа, тріщиностійкість - 4,5 1/2 МПам Приклад 3. Синтез проводять так само, як і в Прикладі 1. Температура синтезу становить 2000 "С. Нагрівання припиняють через 5 хв., хоча усадка продовжується. Одержаний матеріал містить 80 мас. % фази AlВ12С2 проте його пористість досягає 5 %. Решта суміш фаз, в тому числі В4С, АlВ2, Аl2О3. Висока пористість матеріалу виникає внаслідок розкладу AlВ12С2 і утворення рідкої фази. Таким чином, температура 2000 °C є граничною для одержання матеріалів на основі дикарбо-додекабориду алюмінію. 1 UA 115739 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб виготовлення матеріалу на основі дикарбо-додекабориду алюмінію AlВ12С2 методом гарячого пресування із додекабориду алюмінію AlВ12, який відрізняється тим, що спосіб проводять з додаванням до AlВ12 17 мас. % сажі С-300, а гаряче пресування здійснюють при температурі 1800-2000 °С під тиском 30 МПа. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: B22F 3/14, C01B 35/04, C04B 35/563, C04B 35/58
Мітки: матеріалу, алюмінію, виготовлення, дикарбо-додекабориду, спосіб, основі
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-115739-sposib-vigotovlennya-materialu-na-osnovi-dikarbo-dodekaboridu-alyuminiyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення матеріалу на основі дикарбо-додекабориду алюмінію</a>
Попередній патент: Очисник головок коренеплодів
Наступний патент: Композиція для догляду за ротовою порожниною та форми її застосування
Випадковий патент: Процес видалення технологічних забруднень з поверхонь клапанних гнізд головок блоків циліндрів та контролю щільності прилягання клапанів до клапанних гнізд