SU1121250A1 - Огнеупорный силицированный материал - Google Patents

Abstract

ОГНЕУПОРНЫЙ СИЛИЦИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий карбид кремни , графит,кремний, алюминийИ железо, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  предельной деформации разрушени  и ресурса работы, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: 7-25 Графит 14-30 Кремний 1-7 Алюминий 16-27 Железо Карбид кремни  Остальное

Description

i Изобретение относитс  к огнеупор ным материалам, примен емым в качес ве элементов узлов трени , например торцевых уплотнений, подшипников скольжени , упорных подшипников, пр мен емых при производстве минеральных удобрений, химических средств защиты растений и сырь  дл  них. Известен материал, содержащий, вес.%: углерод 3-7; карбид кремни  93-97. Указанный материал содержит большое количество карбида кремни  и детали из него обладают высокой стойкостью при статических нагрузках 1. Однако высокое содержание в мате риале карбида кремни  приводит к вы крашиванию частиц с поверхности деталей , изготовленных из него, из-за высокой хрупкости такого материала Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  материал дл  упло.тнительных колец, содержащи вес.%: карбид кремни  15-65; графит 70-20, вещества на числа - крем ний, железо, алюминий в отдельности или в сочетании 5-15 t lЭтот материал содержит умеренное количество карбида кремни  и хрупкость деталей, изготовленных из нег удовлетворительна , но он имеет недостаточную предельную деформацию разрушени , что снижает его ресурс работы. Цель изобретени  - повышение пре дельной деформации разрушени  ресурса работы. Поставленна  цель достигаетс  те что огнеупорный силицированный материал , включающий карбид кремни , графит, кремний, алюминий и железо содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Графит Кремний 1-7 Алюминий 16-27 Железо Остальное Карбид кремни  Содержание в материале менее 7 мае.% графита не обеспечивает высокую смазывающую способность и низкий коэффициент трени  узлов трени , что снижает их ресурс рабо При содержании в материале более 25 мас.% графита смазывающа  спосо ность не улучшаетс  и коэффициент, трени  не снижаетс , а механически свойства материала ухудшаютс . 0 Содержание в материале менее 14 мас.% кремни  уменьшает газоплотность деталей узлов трени , При содержании более 30 мас.% кремни  увеличиваетс  хрупкость деталей узлов трени , изготовленных из материала . Содержание менее 1% алюмини  уменьшает плотность кристаллов карбида кремни . При содержании алюмини  более 7 мас.% образуетс  карбид алюмини , которьй разлагаетс  под воздействием влаги. Содержание менее 16 мае,7, железа приводит к низкой предельной деформации разрушени  и пониженному ресурсу работы. При содержании железа более 25 мас.% уменьшаетс  коррозионностойкость материала против воздействи  агрессивных жидких рабочих сред, которые примен ютс  при производстве минеральных удобрений, средств защиты растений и сырь  дл  них. Технологи  получени  предполагаемого композиционного материала заключаетс  в следующем. Предварительно графитовый порошок смешивают с углесодержащим св зующим в смесителе при комнатной температуре в течение 1 ч. После смещени  прессуют заготовки Деталей узлов трени  при давлении прессовани  50-200 кгс/см и получают заготовки , имеющие пористость 30-50%. Дл  жидкофазной пропитки берут Кремний кристаллический, в составе которого имеетс  железо и алюминий . Кремний с введенным в него железом и алюминием плав т, нагревают до 1800-1950°С и пропитывают заготовки деталей из графита. В процессе пропитки заготовок из графита кремний реагирует с углеродом, образу  карбид кремни . При этом часть пор заполн етс  кремнием, содержащим железо и алюминий. Конечный состав компонентов материала определ ют методом химического анализа. По описанной технологии изготовлены детали узлов трени , имеющие различньп химический состав. Пример 1, 5 кг графитового порошка, полученного из отходов ьтсханической обработки графита с размером частиц не более 0,2 мм, смешивают в течение 1 ч с 1 кг пульвер3 бакелита. Из полученной композиции прессуют заготовки деталей узлов трени  размерами: диаметр 20-380 мм высота 5-60 мм, при удельном давлении прессовани  50 кгс/см и температуре . Затем заготовки термообрабатывают в засыпке из углерод ного порошка в электрической печи любого типа при ЭОО-ЮОО С в течение 6-7 ч. Дл  получени  пропитки в графитовый тигель загружают 7 кг кремни кристаллического, 3 кг отходов от механической обработки не легирован ной углеродной стали и 0,2 кг отходов от механической обработки . Расплав нагревают до 1900 в электрической печи и в него погру жают термообработанные заготовки. Через 25 мин пропитанные заготовки извлекают из расплава и охлаждают до комнатной температуры. Полученные детали узлов трени  имеют следук)щий следующий конечный состав, мас.%: Графит7 Кремний 14 Алюминий 1 Железо26 Карбид кремни  52 Пример2. 4,4кг графитового порошка зернистостью не более 0,35 мм, как в примере. 1, смешивают в течение 1 ч с 0,8 кг пульвербакелита . Из полученной композиции прессуют заготовки деталей узлов трени  тех же размеров, что и в примере 1 при 170°С. Затем заготовки пропитывают специально приготовленным расплавом при 18001850°С в течение 30 мин. Расплав го тов т таким же способом, как и в примере 1, при следующем соотношени компонентов, кг: кремний кристалли ческий 3,4; железо 1,6; алюминий 0 После извлечени  из печи определ ю химический состав по той же методик Полученные детали узлов трени  и ют следующий конечный состав, мас.% Графит15 Кремний 23 Алюминий 2 Железо27 Карбид кремни  33 ПримерЗ. 4 кг графитового порошка зернистостью не более 0,5 полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 0,8 кг пуль 504 вербакелита. Из полученной композиции прессуют заготовки деталей трени  тех же размеров и таким же способом, что и в примере 1, и термообрабатывают при аналогичных услокн х . Затем заготовки пропитывают, как и в примере 1, при 1950°С в течение 15 мин. .(л  пропитки готов т состав, КГ кремний кристаллический 3,4; железо 1; алюминий 0,4. После извлечени  из печи определ ют химический состав по ток же методике , что и в примере 1. Полученные детали узлов трени  имеют следующий конечный состав, мас.%: Графит12 Кремний 30 Алюминий 5 Железо16 Карбид кремни  37 Пример 4. 6 кг графитового порошка зернистостью не более О,1 мм полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 0,8 кг пульр-ербакелита . Из полученной композиции прессуют при удельном давлении прессовани  10 кгс/см детали узлов трени  тех же размеров, что и в примере 1. Затем их термообрабатывают , пропитьтают тем же способом , что и в примере 1, при 1950с в течение 20 мин. Дл  пропитки готов т состав, кг: кремний кристаллический 3,8; железо 1,5; алюминий 0,8. Полученные детали узлов трени  имеют следукиций конечный состав, мае.%: Графит25 Кремний14 Алюминий 7 Железо18 Карбид кремни  36 ПримерЗ. 3,8 кг графитового порошка зернистостью менее 0,63 мм, Полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 0,6 кг пульвербакелита . Из полученной композиции прессуют при удельном давлении прессовани  50 кгс/см детали узлов трени  тех же размеров, что и в примере 1. Затем термообрабатывают и пропитывают тем же способом, ,что в примере 1, при 1800°С в течение 45 мин. Дл  пропитки готов т состав, кг: кремний кристаллический 2,6; железо 1,8; алюминий 0,8.

Полученные детали имеют следующий коне мае.%.

Графит

Кремний

Алюминий

Железо

Карбид кремни 

Пример6.5,5кг графитового порошка зернистостью не более 1,0 мм, полученного, как в примере 1, смешивают в течение 1 ч с 1 кг пульвербакелита. Из полученной композиции прессуют заготовки узлов трени  тех же размеров, что и в примере 1, и тем же способом, что в примере 1. Затем заготовки колец пропитывают тем же способом, что и в примере 1, при в течение 35 мин. Дл  пропитки готов т состав, кг: кремний кристаллический 5,5; железо. 0,8; алюминий О,1.

Полученные детали узлов трени  имеют следующий конечный состав, мас.%:

Графит19

Кремний 38

Алюминий 0,5

Железо12,5

Карбид кремни  30

В таблице представлены сравнительные результаты физико-механических свойств, коррозионной стойкости , газопроницаемости, предельной деформации разрушени  и ресурса работы материалов предложенного состава (примеры 1-4), составов с запредельными значени ми (примеры 3-6) с прототипом.

Как видно из таблицы, предполагаемый композиционный материал обладает по сравнению с прототипом в 24 раза более высокой предельной деформацией разрушени  и имеет 1,31 ,5 раза более высокий ресурс работы.

Предел прочности при сжатии, кгс/см Предел прочности при изгибе, кгс/см Предельна  деформаци  разрушени , % Вода 2,7-1 Газопроницаемость, Вода 25С 0,04 Коэффициент трени  85% фосфор- 0,07 Коррозионна  стойкость на  кислота , кип чение Потери веса, % 94% серна  0,30 кислота, кип чение Ресурс работы, 4

,-3 предел, прочности при сжатии, кгс/см Предел прочности при изгибе, кгс/см Предельна  деформа0 ,280,18 ци  разрушени , % 2,,1-1 Газопроницаемость, 0,040,06 Коэффициент трени  0,080,14Коррозионна  стойкость Потери веса, % Ресурс работы, 4 1760. 0,08 0,10 5,6-10 2,2-10 0,05 0,06 0,10 0,12 1680

Claims (1)

1. ОГНЕУПОРНЫЙ СИЛИЦИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ, включающий карбид кремния, графит,кремний, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью увеличения предельной деформации разрушения и ресурса работы, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

   Графит7-25

   Кремний14-30

   Алюминий1-7

   Железо16-27

   Карбид кремния Остальное