RU2016879C1

RU2016879C1 - Ceramic material

Info

Publication number: RU2016879C1
Authority: RU
Inventors: А.А. Максимов; К.Ш. Керимов; К.В. Вепринцев; В.Н. Аникин; В.И. Вепринцев
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: building materials. SUBSTANCE: ceramic material on the basis of aluminium nitride containing aluminium compounds with rare-earth metal and compound of transient element of 4-th group has additionally lanthanum chromite and silicon carbide (compound of transient element of 4-th group) at the following ratio of components, wt.-%: silicon carbide 5-50; yttrium aluminate 0.05-10 and / or lanthanum aluminate 0.05-10; lanthanum chromite 0.05-10, and aluminium nitride - the rest. EFFECT: high cutting and heat-conductive properties of ceramic material. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области производства керамических материалов, в частности для изготовления режущего инструмента, применяемого для обработки чугуна, стали и других материалов. The invention relates to the production of ceramic materials, in particular for the manufacture of cutting tools used for the treatment of cast iron, steel and other materials.

Известен керамический материал, содержащий 85-99,5 мас.% нитрида алюминия, 0,5-15 мас. ч., по меньшей мере, одной спекающей добавки из группы оксидов редкоземельных и щелочноземельных элементов, 3 мас.ч. карбида кремния. Материал получают спеканием исходной смеси в атмосфере защитного газа, например азота, при температуре 1750-2000^оС в течение 1 ч. Известный материал предназначен для использования в электронике и обладает недостаточной износостойкостью для использования в качестве режущего.Known ceramic material containing 85-99.5 wt.% Aluminum nitride, 0.5-15 wt. hours, at least one sintering additive from the group of oxides of rare earth and alkaline earth elements, 3 wt.h. silicon carbide. The material is produced by sintering the starting mixture in an inert gas atmosphere, for example nitrogen, at a temperature of 1750-2000 ^{° C} for 1 hour. A well-known material for use in electronics, and has insufficient abrasion resistance for use as a cutting.

Известен керамический материал на основе нитрида алюминия, содержащий соединение алюминия с редкоземельным и/или щелочным металлом и хотя бы один из переходных элементов IVа, Vа,VIа,VIIа и VIII групп или соединение такого элемента. Исходные порошки смешивают с парафином, прессуют при давлении 300 кг/см³, нагревают в атмосфере азота при 700^оС для удаления парафина, затем спекают при атмосферном давлении в течение 2 ч при 1800^оС.A known ceramic material based on aluminum nitride, containing a compound of aluminum with a rare earth and / or alkali metal and at least one of the transition elements of groups IVa, VA, VIa, VIIa and VIII, or a compound of such an element. The starting powders are mixed with paraffin, compressed at a pressure of 300 kg / cm ^3, is heated in a nitrogen atmosphere at ⁷⁰⁰ ° C to remove the paraffin, and then sintered under atmospheric pressure for 2 hours at 1800 ° ^C.

Данный материал отличается высокой термоустойчивостью и теплопроводностью, но невысокими твердостью и износостойкостью для использования в качестве режущего материала. This material is characterized by high thermal stability and thermal conductivity, but low hardness and wear resistance for use as a cutting material.

Ближайшим техническим решением к изобретению является керамический материал, содержащий более 50 мас.%, нитрида алюминия, оксид из группы: оксид кремния, оксид титана, оксид циркония, оксид тория, оксид урана, оксид магния, оксид алюминия, оксид РЗМ или смесь оксидов магния, кремния, алюминия и/или порошок из группы: нитрид бора, карбид кремния, дисилицид молибдена, нитрид кремния, нитрид титана или циркония. Данный материал получают горячим прессованием при температуре 1600-2200^оС и давлении более 350 кг/см².The closest technical solution to the invention is a ceramic material containing more than 50 wt.%, Aluminum nitride, oxide from the group of silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, thorium oxide, uranium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, rare-earth oxide or a mixture of magnesium oxides silicon, aluminum and / or a powder from the group: boron nitride, silicon carbide, molybdenum disilicide, silicon nitride, titanium or zirconium nitride. This material is obtained by hot pressing at a temperature of 1600-2200 ^about C and a pressure of more than 350 kg / cm ² .

Полученный материал отличается высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью, но недостаточной износостойкостью при использовании в качестве режущего материала. The resulting material is characterized by high thermal conductivity and corrosion resistance, but insufficient wear resistance when used as a cutting material.

В основу изобретения положена задача разработки керамического материала, обладающего высокими режущими свойствами при высокой теплопроводности, что позволяет в процессе работы режущего инструмента использовать охлаждающую жидкость и сохранять в результате эксплуатационные свойства материала. The basis of the invention is the task of developing a ceramic material having high cutting properties with high thermal conductivity, which allows the use of coolant during the operation of the cutting tool and, as a result, maintain the material's operational properties.

Для решения поставленной задачи керамический материал на основе нитрида алюминия, содержащий карбид кремния и соединение редкоземельного металла (РЗМ), содержит в качестве соединения РЗМ алюминат иттрия и/или лантана и хромит лантана при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбид кремния 0,05-5,0 Алюминат иттрия 0,05-10
и/или Алюминат лантана 0,05-10 Хромит лантана 0,05-10 Нитрид алюминия Остальное
Алюминат иттрия и алюминат лантана повышают режущие свойства материала. При содержании компонентов менее 0,05 мас.% режущие свойства материала не повышаются, при содержании более 10 мас.% повышается хрупкость материала.To solve this problem, a ceramic material based on aluminum nitride, containing silicon carbide and a rare earth metal compound (REM), contains yttrium and / or lanthanum aluminate and lanthanum chromite as a rare earth compound in the following ratio, wt.%: Silicon carbide 0.05 -5.0 Yttrium aluminate 0.05-10
and / or Lanthanum aluminate 0.05-10 Lanthanum chromite 0.05-10 Aluminum nitride
Yttrium aluminate and lanthanum aluminate increase the cutting properties of the material. When the content of the components is less than 0.05 wt.%, The cutting properties of the material do not increase, when the content is more than 10 wt.%, The fragility of the material increases.

Добавка хромита лантана в количестве 0,05-10 мас.% повышает износостойкость керамического материала. При содержании добавки менее 0,05 мас.% износостойкость невысокая, при содержании более 10 мас.% снижается прочность материала. The addition of lanthanum chromite in an amount of 0.05-10 wt.% Increases the wear resistance of the ceramic material. When the content of the additive is less than 0.05 wt.%, The wear resistance is low, with a content of more than 10 wt.% The strength of the material decreases.

П р и м е р 1. 1,5% карбида кремния, 0,05% алюмината иттрия, 0,05% алюмината лантана, 0,05% хромита лантана и 94,85% нитрида алюминия перемешивали в шаровой мельнице в течение суток в среде гексана. Полученную смесь сушили при 120^оС, а затем подвергали горячему прессованию при 1800^оС, давлении 300 кг/см² в атмосфере азота. Свойства полученного материала приведены в таблице.EXAMPLE 1. 1.5% silicon carbide, 0.05% yttrium aluminate, 0.05% lanthanum aluminate, 0.05% lanthanum chromite and 94.85% aluminum nitride were stirred in a ball mill for 24 hours hexane medium. The resulting mixture was dried at ¹²⁰ ° C, and then hot-pressed at 1800 ^{° C,} a pressure of 300 kg / cm ² in a nitrogen atmosphere. The properties of the obtained material are given in the table.

П р и м е р 2. Как в примере 1, получены образцы материала с различным соотношением компонентов. Свойства полученного материала приведены в таблице. PRI me R 2. As in example 1, received samples of the material with a different ratio of components. The properties of the obtained material are given in the table.

Предлагаемый материал эффективен при использовании в качестве режущего. Высокая теплопроводность режущего материала позволяет использовать охлаждающую жидкость, что повышает износостойкость материала и облегчает его эксплуатацию. The proposed material is effective when used as a cutting. High thermal conductivity of the cutting material allows the use of coolant, which increases the wear resistance of the material and facilitates its operation.

Claims

CERAMIC MATERIAL, including aluminum nitride, silicon carbide and rare earth compounds, characterized in that it contains yttrium and / or lanthanum aluminate and lanthanum chromite as compounds of rare earth elements in the following ratio of components, wt.%:
Silicon Carbide 5 - 50
Sodium Aluminate 0.05 - 10.00
and / or
Lanthanum Aluminate 0.05 - 10.00
Lanthanum chromite 0.05 - 10.00
Aluminum nitride Else