[go: up one dir, main page]

RU2030369C1 - Charge for preparing of porous refractory material - Google Patents

Charge for preparing of porous refractory material Download PDF

Info

Publication number
RU2030369C1
RU2030369C1 SU4927530A RU2030369C1 RU 2030369 C1 RU2030369 C1 RU 2030369C1 SU 4927530 A SU4927530 A SU 4927530A RU 2030369 C1 RU2030369 C1 RU 2030369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particle size
charge
niobium oxide
refractory material
microspheres
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.А. Фомина
И.В. Анциферова
И.Г. Севастьянова
Original Assignee
Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии filed Critical Республиканский инженерно-технический центр порошковой металлургии
Priority to SU4927530 priority Critical patent/RU2030369C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2030369C1 publication Critical patent/RU2030369C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: heat insulating porous materials. SUBSTANCE: charge has, wt.-%: hollow corundum microspheres 20-30; niobium oxide (particle size is below 0.1 mcm) 20-30, and aluminium oxide (particle size is below 0.1 mcm) - the rest. Material properties: material shows close-grained structure of high mechanical strength (compression limit strength is 460-550 MPa). EFFECT: enhanced quality of charge. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству пористых керамических материалов, в частности на основе окиси алюминия, которые могут найти применение в качестве конструкционных теплоизоляционных материалов, работающих при высоких температурах и значительных механических напряжениях. The invention relates to the production of porous ceramic materials, in particular based on alumina, which can be used as structural heat-insulating materials operating at high temperatures and significant mechanical stresses.

Целью изобретения является повышение механической прочности пористого материала и снижение температуры спекания. The aim of the invention is to increase the mechanical strength of the porous material and lower sintering temperature.

Это достигается тем, что шихта для получения пористого огнеупорного материала, включающая пустотелые корундовые микросферы, окись алюминия, содержит окись алюминия с размером частиц до 0,1 мкм и дополнительно - окись ниобия (Nb2O5) с размером частиц до 0,1 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пустотелые корундовые
микросферы 20-30
Окись ниобия 2-3
Окись алюминия Остальное
Порошки окиси алюминия и окиси ниобия, используемые соответственно в качестве связки и наполнителя с размером частиц до 0,1 мкм, позволяют снизить температуру спекания пористого материала до 1600оС, что способствует торможению процессов рекристаллизации и в конечном итоге приводит к получению более мелкозернистой структуры по сравнению с прототипом и повышению механических свойств пористого материала.
This is achieved by the fact that the mixture to obtain a porous refractory material, including hollow corundum microspheres, aluminum oxide, contains aluminum oxide with a particle size of up to 0.1 μm and additionally niobium oxide (Nb 2 O 5 ) with a particle size of up to 0.1 μm in the following ratio of components, wt.%:
Hollow corundum
microspheres 20-30
Niobium oxide 2-3
Alumina Else
Powders of aluminum oxide and niobium oxide, respectively, used as a binder and a filler having a particle size of 0.1 microns, can reduce the sintering temperature of the porous material to 1600 ° C, which contributes to the inhibition of recrystallization process and ultimately results in a more fine-grained structure by compared with the prototype and improve the mechanical properties of the porous material.

Увеличение размера частиц окиси алюминия и окиси ниобия свыше 0,1 мкм приводит к необходимости повышения температуры спекания, что в свою очередь отрицательно влияет на размер зерна спеченных материалов, который растет с увеличением температуры. Изделия из таких масс имеют крупнозернистую структуру и характеризуются невысокой прочностью. An increase in the particle size of alumina and niobium oxide over 0.1 μm leads to the need to increase the sintering temperature, which in turn negatively affects the grain size of sintered materials, which increases with increasing temperature. Products from such masses have a coarse-grained structure and are characterized by low strength.

Уменьшение содержания корундовых микросфер в составе шихты ниже 20 мас. % ограничивает применение этих материалов в качестве высокотемпературных теплоизоляций вследствие их разрушения от термических напряжений. Увеличение содержания корундовых микросфер в шихте выше 30 мас.% способствует формированию прерывистого каркаса с открытой пористостью, образованного за счет частичного разрушения микросфер, что снижает механическую прочность огнеупорного материала. Уменьшение содержания окиси ниобия в шихте ниже 2 мас. % приводит к формированию крупнозернистой неоднородной структуры со сростками кристаллитов. Зерна псевдосфероидальной формы практически отсутствуют. С увеличением содержания окиси ниобия выше 3 мас.% размер зерна спеченных материалов увеличивается на порядок, что приводит к снижению механической прочности. The decrease in the content of corundum microspheres in the composition of the mixture below 20 wt. % limits the use of these materials as high-temperature thermal insulation due to their destruction from thermal stresses. The increase in the content of corundum microspheres in the charge above 30 wt.% Contributes to the formation of a discontinuous skeleton with open porosity, formed due to the partial destruction of the microspheres, which reduces the mechanical strength of the refractory material. The decrease in the content of niobium oxide in the mixture below 2 wt. % leads to the formation of a coarse-grained heterogeneous structure with intergrowths of crystallites. There are practically no grains of pseudospheroidal shape. With an increase in the content of niobium oxide above 3 wt.%, The grain size of sintered materials increases by an order of magnitude, which leads to a decrease in mechanical strength.

На фиг. 1 показана структура пористого материала, полученного из предлагаемой шихты (в качестве наполнителя - окись магния); на фиг.2 - то же, в качестве наполнителя - окись ниобия. In FIG. 1 shows the structure of a porous material obtained from the proposed mixture (as filler - magnesium oxide); figure 2 - the same as a filler - niobium oxide.

Введение окиси ниобия обеспечивает формирование кристаллической структуры, имеющей псевдосфероидальную форму зерна с четко выраженными границами. Плотность матричной структуры такого материала высока, о чем свидетельствует практическое отсутствие пор и наличие мест контактов (спайностей) зерен, образованных за счет сильного межзеренного сцепления. Наличие окиси ниобия оказывает положительное влияние на механическую прочность материала. The introduction of niobium oxide provides the formation of a crystalline structure having a pseudospheroidal grain shape with clearly defined boundaries. The density of the matrix structure of such a material is high, as evidenced by the practical absence of pores and the presence of contact points (cleavages) of grains formed due to strong intergranular adhesion. The presence of niobium oxide has a positive effect on the mechanical strength of the material.

Шихту готовят следующим образом. The mixture is prepared as follows.

Предварительно тщательно смешивают окись алюминия с окисью ниобия. Микросферы с целью более равномерного распределения их по объему материала предварительно увлажняют 7% -ным водным раствором поливинилового спирта, массовая доля которого составляет 10% на сухую массу исходных смесей компонентов. К суспензии из микросфер и поливинилового спирта постепенно при постоянном перемешивании добавляют смесь окиси алюминия и окиси ниобия. Полученную массу формуют двусторонним однократным прессованием в металлической пресс-форме при давлении 60 МПа, превышение которого нецелесообразно из-за разрушения микросфер. Отформованные образцы спекают в воздушной среде при 1600оС с четырехчасовой изотермической выдержкой. Составы приготовляемых шихт и свойства огнеупорных пористых материалов, получаемых из них, приведены в таблице (примеры 1-3 - по изобретению).Alumina is pre-mixed thoroughly with niobium oxide. In order to more evenly distribute them over the volume of the material, the microspheres are pre-moistened with a 7% aqueous solution of polyvinyl alcohol, the mass fraction of which is 10% by dry weight of the initial mixtures of components. To a suspension of microspheres and polyvinyl alcohol, a mixture of aluminum oxide and niobium oxide is gradually added with constant stirring. The resulting mass is formed by double-sided single pressing in a metal mold at a pressure of 60 MPa, the excess of which is impractical due to the destruction of the microspheres. Molded samples were sintered in air at 1600 ° C with a four-hour isothermal exposure. The compositions of the prepared blends and the properties of the refractory porous materials obtained from them are shown in the table (examples 1-3 - according to the invention).

Из данных таблицы следует, что при выходе хотя бы одного из компонентов предлагаемого состава за заявляемые пределы (примеры 4, 5) не удается достичь поставленной цели: прочность материала уменьшается. Прочность материала, полученного по прототипу, 230 МПа. From the data of the table it follows that when at least one of the components of the proposed composition exceeds the declared limits (examples 4, 5), it is not possible to achieve the goal: the strength of the material decreases. The strength of the material obtained by the prototype, 230 MPa.

Таким образом, на основании высокодисперсной окиси алюминия с размером частиц до 0,1 мкм с введением окиси ниобия с размером частиц до 0,1 мкм при 1600оС может быть получен теплоизоляционный материал, обладающий по сравнению с прототипом более высокой прочностью (в 2-2,5 раза) при общей пористости 27-42%.Thus, based on highly dispersed aluminum oxide with particle size of 0.1 microns with the introduction of niobium oxide with a particle size of 0.1 microns at 1600 ° C can be obtained by heat-insulating material having, compared with the prior art higher strength (in 2- 2.5 times) with a total porosity of 27-42%.

Шихта для получения пористого материала на основе окиси алюминия позволяет сократить потребность в дефицитных материалах и сплавах и повысить ресурс работы теплоизоляционных узлов высокотемпературных установок. The mixture to obtain a porous material based on aluminum oxide reduces the need for scarce materials and alloys and increases the service life of heat-insulating units of high-temperature plants.

Claims (1)

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ОГНЕУПОРНОГО МАТЕРИАЛА, включающая пустотелые корундовые микросферы и оксид алюминия, отличающаяся тем, что, с целью повышения механической прочности и снижения температуры спекания, она содержит оксид алюминия с размером частиц до 0,1 мкм и дополнительно оксид ниобия с размером частиц до 0,1 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пустотелые корундовые микросферы - 20 - 30
Оксид ниобия - 2 - 3
Оксид алюминия - Остальное
MIXTURE FOR PRODUCING POROUS REFRACTORY MATERIAL, including hollow corundum microspheres and alumina, characterized in that, in order to increase mechanical strength and reduce sintering temperature, it contains alumina with a particle size of up to 0.1 μm and additionally niobium oxide with a particle size of up to 0.1 μm in the following ratio of components, wt.%:
Hollow corundum microspheres - 20 - 30
Niobium oxide - 2 - 3
Alumina - Else
SU4927530 1991-03-12 1991-03-12 Charge for preparing of porous refractory material RU2030369C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4927530 RU2030369C1 (en) 1991-03-12 1991-03-12 Charge for preparing of porous refractory material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4927530 RU2030369C1 (en) 1991-03-12 1991-03-12 Charge for preparing of porous refractory material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2030369C1 true RU2030369C1 (en) 1995-03-10

Family

ID=21569774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4927530 RU2030369C1 (en) 1991-03-12 1991-03-12 Charge for preparing of porous refractory material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2030369C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2482938C1 (en) * 2012-03-30 2013-05-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of forming powder materials with liophobic fluid and device to this end
US9796630B2 (en) * 2011-03-30 2017-10-24 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory object, glass overflow forming block, and process of forming and using the refractory object
US9902653B2 (en) 2012-01-11 2018-02-27 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory object and process of forming a glass sheet using the refractory object
US11814317B2 (en) 2015-02-24 2023-11-14 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory article and method of making

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика, М.:Металлургия, 1971, с.136-137. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9796630B2 (en) * 2011-03-30 2017-10-24 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory object, glass overflow forming block, and process of forming and using the refractory object
US9902653B2 (en) 2012-01-11 2018-02-27 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory object and process of forming a glass sheet using the refractory object
US10590041B2 (en) 2012-01-11 2020-03-17 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory object and process of forming a glass sheet using the refractory object
RU2482938C1 (en) * 2012-03-30 2013-05-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of forming powder materials with liophobic fluid and device to this end
US11814317B2 (en) 2015-02-24 2023-11-14 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Refractory article and method of making

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5938992A (en) Production method of thin wall cordierite honeycomb structure
US4552852A (en) Alumina ceramic comprising a siliceous binder and at least one of zirconia and hafnia
US3979216A (en) Low thermal expansion coefficient synthetic cordierite-containing ceramic bodies and method for producing same
JPS649266B2 (en)
JP2015000838A (en) Insulation
CN114988903A (en) High-strength low-shrinkage porous ceramic and preparation method thereof
RU2030369C1 (en) Charge for preparing of porous refractory material
CN112624793A (en) Preparation method of alumina-based porous ceramic material
CN107010990A (en) A kind of preparation method of lower thermal conductivity porous cordierite ceramicses
US3244539A (en) Bonded alumina refractory
CN106977210B (en) High-thermal-conductivity microwave attenuation ceramic material and preparation method thereof
US8795581B2 (en) Process for manufacturing high density slip-cast fused silica bodies
JPH0971481A (en) Ceramic porous support
Soykan Low-temperature fabrication of steatite ceramics with boron oxide addition
CN104086183B (en) The controlled porous Si of a kind of porosity3N4Preparation method
CN115594493B (en) Solar heat storage multiphase ceramic material prepared from bauxite and Suzhou soil and method
JPS6350318B2 (en)
Khomenko et al. Impact of kaolin addition on properties of quartz ceramics
Hanna et al. Oxidation resistance, compressive strength and thermal shock resistance of SiC ceramics prepared by two processing routes
CN115321946A (en) Long-life low-cost refractory castable and preparation method thereof
JP4967111B2 (en) Alumina-based porous ceramics and method for producing the same
GB2116958A (en) Process for producing a boehmite shaped product and a burned boehmite shaped product
CN104445954B (en) A kind of borosilicate glass base low-temperature cofired ceramic material and preparation method thereof
JPH09268085A (en) Production of silicon carbide porous body
JP6320872B2 (en) Hollow particles and thermal insulation containing hollow particles