[go: up one dir, main page]

RU2573146C1 - COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS - Google Patents

COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS Download PDF

Info

Publication number
RU2573146C1
RU2573146C1 RU2014152215/03A RU2014152215A RU2573146C1 RU 2573146 C1 RU2573146 C1 RU 2573146C1 RU 2014152215/03 A RU2014152215/03 A RU 2014152215/03A RU 2014152215 A RU2014152215 A RU 2014152215A RU 2573146 C1 RU2573146 C1 RU 2573146C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
microns
sic
mcm
composition
Prior art date
Application number
RU2014152215/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Курлов
Ирина Алексеевна Шикунова
Сергей Леонидович Шикунов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН)
Priority to RU2014152215/03A priority Critical patent/RU2573146C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2573146C1 publication Critical patent/RU2573146C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: composition of carbon blank for SiC/C/Si - ceramics includes milled artificial graphite with density from 1.7 to 1.85 g/cm3 particle size less than 50 mcm, 63-50 mcm and 100-63 mcm and organic binding agent (the remaining part). Claimed are compositions, which contain 80 wt % of artificial graphite with particle size less than 50 mcm or obtained by addition into said composition of powders with particle size 63-50 mcm and 100-63 mcm of graphite of the same density with different ratios of powders of different fractions. Method of obtaining siliconcarbide products consists in production of carbon blank by mixing composition components, its moulding and/or pressing, burning in inert medium, thermal-processing and soaking with silicon melt. Pressing is realised at pressure 100-350 kg/cm2, and before soaking with silicon melt carbon blank is shaped, close to shape of final product, by mechanical processing.
EFFECT: obtaining products with increased stability from siliconcarbide ceramic with different content of residual carbon.
2 cl, 5 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области получения керамических материалов на основе карбида кремния (SiC) и может быть использовано при получении изделий повышенной стойкости для применения в качестве конструкционных в различных отраслях промышленности - нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, пищевой, ВПК, ЖКХ и др.The invention relates to the field of production of ceramic materials based on silicon carbide (SiC) and can be used to obtain products of high resistance for use as structural in various industries - oil and oil refining, chemical, metallurgical, food, military-industrial complex, housing and communal services, etc.

Известна композиция для получения керамики на основе карбида кремния, в состав которой до пропитки расплавленным кремнием входят углеродсодержащий компонент и наполнитель, в качестве которого может использоваться так называемый "первичный" карбид кремния, а также временное связующее или пластификатор [Карбидокремниевые материалы. Гнесин Г.Г. М., «Металлургия», 1977., 216 с.].A known composition for producing ceramics based on silicon carbide, the composition of which prior to impregnation with molten silicon includes a carbon-containing component and a filler, which can be used as the so-called "primary" silicon carbide, as well as a temporary binder or plasticizer [Silicon carbide materials. Gnesin G.G. M., "Metallurgy", 1977., 216 S.].

Наиболее близким техническим решением является композиция углеродной заготовки для получения силицированных антифрикционных материалов (US 4435538, C08K 3/34, опубл.06.03.1984), включающая углеродный порошок, связующее - фенолформальдегидную смолу и ситалл при следующем соотношении компонентов, масс. %:The closest technical solution is the composition of the carbon preform for the production of siliconized antifriction materials (US 4435538, C08K 3/34, published 06.03.1984), including carbon powder, a binder - phenol-formaldehyde resin and glass metal in the following ratio of components, mass. %:

углеродcarbon 65-8565-85 связующееbinder 12-3012-30 ситаллsitall 3-53-5

Имеется недостаток, связанный со сложностью обработки исходной заготовки-матрицы, из-за наличия в ней абразивной фазы ситалла. Кроме того, материалы, получаемые с применением указанной композиции, имеют небольшие возможности варьирования содержания карбидокремниевой фракции, остаточных кремния и углерода. Это ограничивает область использования получаемых композитов на основе карбида кремния и делает их применимыми преимущественно в антифрикционных изделиях.There is a disadvantage associated with the complexity of processing the initial matrix blank, due to the presence of the abrasive phase of the glass in it. In addition, the materials obtained using this composition have little possibility of varying the content of silicon carbide fraction, residual silicon and carbon. This limits the area of use of the obtained silicon carbide based composites and makes them applicable mainly in antifriction products.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в получении SiC/C/Si керамик с низким содержанием остаточного кремния и заданным содержанием остаточного углерода, превосходящих по своим характеристикам известные силицированные графиты и реакционно-связанные карбидокремниевые керамики, а также в получении изделий сложных форм из SiC/C/Si керамики.The problem to which the invention is directed, is to obtain SiC / C / Si ceramics with a low content of residual silicon and a given content of residual carbon, superior in characteristics to the known siliconized graphites and reaction-bonded silicon carbide ceramics, as well as in the manufacture of products of complex shapes from SiC / C / Si ceramics.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в получении SiC/C/Si керамики плотностью до 3,1 г/см3, уменьшении содержания остаточного кремния и пористости материала на выходе, контроле содержания остаточного углерода.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to obtain SiC / C / Si ceramics with a density of up to 3.1 g / cm 3 , reducing the content of residual silicon and porosity of the material at the outlet, controlling the content of residual carbon.

Технический результат достигается за счет того, что в состав композиции углеродной заготовки для получения SiC/C/Si керамики входят углерод и органическое связующее, в качестве углерода используют измельченный искусственный графит плотностью от 1,7 до 1,85 г/см3 с размерами частиц менее 50 мкм, 63-50 мкм и 100-63 мкм, остальное - органическое связующее при следующем соотношении компонентов, масс. %:The technical result is achieved due to the fact that the composition of the carbon preform for the preparation of SiC / C / Si ceramics includes carbon and an organic binder, crushed artificial graphite with a density of 1.7 to 1.85 g / cm 3 with particle sizes is used as carbon less than 50 microns, 63-50 microns and 100-63 microns, the rest is an organic binder in the following ratio of components, mass. %:

порошок графита с размерами частиц менее 50 мкмgraphite powder with particle sizes less than 50 microns 8080 связующееbinder остальноеrest илиor порошок графита с размерами частиц 63-50 мкмgraphite powder with a particle size of 63-50 microns 2525 порошок графита с размерами частиц менее 50 мкмgraphite powder with particle sizes less than 50 microns 5555 связующееbinder остальноеrest илиor порошок графита с размерами частиц 100-63 мкмgraphite powder with a particle size of 100-63 microns 30-4030-40 порошок графита с размерами частиц 63-50 мкмgraphite powder with a particle size of 63-50 microns 30-2030-20 порошок графита с размерами частиц менее 50 мкмgraphite powder with particle sizes less than 50 microns 20twenty связующееbinder остальноеrest

При прессовании органическое связующее соединяет частицы графита, после отжига в инертной среде переходя в коксовый остаток 35-40%, при этом в объеме углеродной заготовки сохраняется открытая пористость с размером пор не менее 20 мкм, что является достаточным для полной доставки расплава кремния в объем углеродсодержащей заготовки. Для подготовки порошков углеродного наполнителя применяется графит плотностью от 1,7 до 1,85 г/см3, так как порошки, приготовленные из менее плотного графита, полностью растворяются в расплаве кремния, а порошки из более плотного графита не обладают нужной реакционной способностью.During pressing, the organic binder joins the graphite particles, after annealing in an inert medium, passing into the coke residue of 35-40%, while the open porosity with a pore size of at least 20 μm is retained in the volume of the carbon preform, which is sufficient for the complete delivery of the silicon melt into the volume of carbon-containing blanks. For the preparation of carbon filler powders, graphite with a density of 1.7 to 1.85 g / cm 3 is used , since powders prepared from less dense graphite completely dissolve in the silicon melt, and powders from denser graphite do not have the desired reactivity.

Варьирование фазового состава порошков углеродной заготовки, а также давления прессования позволяет получать графитовые заготовки плотностью от 0,9 г/см3 до 1,46 г/см3. После пропитки расплавленным кремнием, таким образом, получают SiC/C/Si керамики плотностью от 2,32 г/см3 для наиболее плотной углеродной заготовки до 3,1 г/см3 для наименее плотной с различным содержанием остаточного углерода. Присутствие в объеме материала остаточного углерода в заявляемой керамике требуется для некоторых применений, например в триботехнике.Varying the phase composition of the powders of the carbon billet, as well as the pressing pressure allows you to get graphite billets with a density of from 0.9 g / cm 3 to 1.46 g / cm 3 . After impregnation with molten silicon, in this way, SiC / C / Si ceramics with a density of 2.32 g / cm 3 for the most dense carbon preform up to 3.1 g / cm 3 for the least dense with different residual carbon contents are obtained. The presence in the volume of the material of residual carbon in the inventive ceramic is required for some applications, for example in tribotechnology.

Реализация изобретения поясняется чертежами и примером конкретного выполнения:The implementation of the invention is illustrated by drawings and an example of a specific implementation:

Фиг. 1. Микроструктура углеродной заготовки плотностью: а) 1,24 г/см3, б) 0,93 г/см3.FIG. 1. The microstructure of the carbon preform with a density of: a) 1.24 g / cm 3 , b) 0.93 g / cm 3 .

Фиг. 2. Изменение фазового состава SiC/C/Si материалов после пропитки расплавленным кремнием в зависимости от плотности углеродных заготовок:FIG. 2. Change in the phase composition of SiC / C / Si materials after impregnation with molten silicon, depending on the density of the carbon blanks:

а) ρугл=1,46 г/см3:a) ρ angle = 1.46 g / cm 3 : SiC-С-Si (25-70-5), ρsic=2,32 г/см3;SiC-C-Si (25-70-5), ρ sic = 2.32 g / cm 3 ; б) ρугл=1,28 г/см3:b) ρ angle = 1.28 g / cm 3 : SiC-С-Si (40-50-10), ρsic=2,45 г/см3.SiC-C-Si (40-50-10), ρ sic = 2.45 g / cm 3 .

Фиг. 3. Изменение фазового состава SiC/C/Si материалов после пропитки расплавленным кремнием в зависимости от плотности углеродных заготовок:FIG. 3. Change in the phase composition of SiC / C / Si materials after impregnation with molten silicon, depending on the density of the carbon blanks:

а) ρугл=1,16 г/см3:a) ρ angle = 1.16 g / cm 3 : SiC-С-Si (70-25-5), ρsic=2,75 г/см3;SiC-C-Si (70-25-5), ρ sic = 2.75 g / cm 3 ; б) ρугл=0,91 г/см3:b) ρ angle = 0.91 g / cm 3 : SiC-С-Si (92-0-8), ρsic=3,10 г/см3.SiC-C-Si (92-0-8), ρ sic = 3.10 g / cm 3 .

Пример 1Example 1

Углеродные порошки получаются дроблением и помолом отходов графита марки ЭГ-84М плотностью 1,73 г/см3 (применяемого при производстве щеток для электрических машин) на молотковой дробилке и шаровой мельнице, на вибросите производят рассев на фракции, применяемые для подготовки шихты: 100-63 мкм, 63-50 мкм и менее 50 мкм; в качестве связующего используется пульвербакелит марки СФПН-011Л по ТУ 2257-111-05015227-2006. Перемешивание углеродных порошков со связующим производится в течение 30 минут на смесителе типа «пьяная бочка».Carbon powders are obtained by crushing and grinding graphite wastes of the EG-84M grade with a density of 1.73 g / cm 3 (used in the manufacture of brushes for electric machines) on a hammer mill and ball mill, sieving on fractions used for preparing the charge: 100- 63 microns, 63-50 microns and less than 50 microns; pulverbakelite of the SFPN-011L brand according to TU 2257-111-05015227-2006 is used as a binder. Mixing carbon powders with a binder is performed for 30 minutes on a drunk barrel mixer.

Заготовки прессуют на гидравлическом прессе при давлении 100 кг/см2 - 350 кг/см2.The blanks are pressed in a hydraulic press at a pressure of 100 kg / cm 2 - 350 kg / cm 2 .

Затем производят отжиг (карбонизацию) заготовок в защитной атмосфере при температуре 900°C в течение 8 часов. Для разных соотношений порошков графита различных фракций, количества связующего и давления прессования, получают графитовые заготовки плотностью в пределах от 0,9 до 1,46 г/см3. На Фиг. 1 (а, б) приведена микроструктура углеродных заготовок плотности1,24 г/см3 и 0,93 г/см3.Then annealing (carbonization) of the workpieces is carried out in a protective atmosphere at a temperature of 900 ° C for 8 hours. For different ratios of graphite powders of various fractions, the amount of binder and pressing pressure, graphite blanks with a density ranging from 0.9 to 1.46 g / cm 3 are obtained. In FIG. 1 (a, b) shows the microstructure of carbon blanks with a density of 1.24 g / cm 3 and 0.93 g / cm 3 .

Пропитку заготовок расплавом кремния производят в высокотемпературной вакуумной печи при температуре 1850°C в течение 20 минут. Далее следует охлаждение и разгрузка.The preforms are impregnated with a molten silicon in a high-temperature vacuum furnace at a temperature of 1850 ° C for 20 minutes. This is followed by cooling and unloading.

После пропитки расплавленным кремнием углеродных заготовок плотностью от 0,9 до 1,46 г/см3 получены SiC/C/Si керамики плотностью от 2,32 г/см3 для наиболее плотной углеродной заготовки до 3,1 г/см3 для углеродной заготовки плотностью 0,9 г/см3.After impregnation with molten silicon of carbon preforms with a density of 0.9 to 1.46 g / cm 3 , SiC / C / Si ceramics with a density of 2.32 g / cm 3 for the most dense carbon preform up to 3.1 g / cm 3 for carbon blanks with a density of 0.9 g / cm 3 .

В таблице 1 представлены параметры SiC/C/Si керамик.Table 1 presents the parameters of SiC / C / Si ceramics.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из таблицы 1 следует, что изменение фазового состава порошков углеродной заготовки в указанных пределах и давления прессования позволяет управлять содержанием остаточного углерода в керамическом материале, получать SiC/C/Si керамики плотностью до 3,10 г/см3, минимизировать содержание остаточного кремния.From table 1 it follows that changing the phase composition of the carbon billet powders within the specified limits and pressing pressure allows you to control the content of residual carbon in the ceramic material, to obtain SiC / C / Si ceramics with a density of up to 3.10 g / cm 3 , to minimize the content of residual silicon.

Показатели прочности силицированных изделий на сжатие и изгиб с ростом плотности и содержания карбидокремниевой фазы увеличиваются.The strength indices of siliconized products for compression and bending increase with increasing density and content of the silicon carbide phase.

На Фиг. 2, 3 приведена микроструктура SiC/C/Si материалов, по таблице 1.In FIG. 2, 3 shows the microstructure of SiC / C / Si materials, according to table 1.

Известным способом получения SiC/C/Si керамики является пропитка расплавленным кремнием заготовок из искусственного графита с добавлением первичного карбида кремния. [Карбидокремниевые материалы. Гнесин Г.Г. М., «Металлургия», 1977. 216 с.]A known method for producing SiC / C / Si ceramics is the impregnation with molten silicon of artificial graphite blanks with the addition of primary silicon carbide. [Silicon carbide materials. Gnesin G.G. M., "Metallurgy", 1977. 216 p.]

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления силицированных антифрикционных изделий, описанный в патенте (US 4435538, C08K 3/34, опубл. 06.03.1984). Способ заключается в литье под давлением (170°C, 100 кгс/см2) углеродной заготовки, композиция которой состоит из порошка углерода с размерами частиц 10-500 мкм, порошка ситалла (заданной пропорции Al2O3 - 10, CaO - 12, MgO - 9, Na2O - 5, остальное SiO2) и фенольного связующего. Далее заготовки повергаются кальцинирующему отжигу при температуре 1000°C в вакууме с образованием однородно распределенной по объему тонкой структуры фазы ситалла в виде мелких кристаллов. После отжига полученная кальцинированная основа (углеродсодержащая заготовка) может быть обработана механически для придания ей формы, близкой к форме готового изделия. Окончательно для получения изделия заготовка подвергается силицированию расплавом кремния при температуре 1950°C.The closest technical solution is the method of manufacturing siliconized antifriction products described in the patent (US 4435538, C08K 3/34, publ. 06.03.1984). The method consists in injection molding (170 ° C, 100 kgf / cm 2 ) of a carbon preform, the composition of which consists of carbon powder with particle sizes of 10-500 μm, a glass powder (a given proportion of Al 2 O 3 - 10, CaO - 12, MgO - 9, Na 2 O - 5, the rest is SiO 2 ) and a phenolic binder. Further, the preforms are subjected to calcining annealing at a temperature of 1000 ° C in vacuum with the formation of a fine structure of the glass metal phase uniformly distributed over the volume in the form of small crystals. After annealing, the resulting calcined base (carbon-containing preform) can be machined to give it a shape close to the shape of the finished product. Finally, to obtain the product, the workpiece is subjected to silicon melt silicon at a temperature of 1950 ° C.

Данный способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что углеродная кальцинированная заготовка содержит мелкокристаллическую фазу ситалла, необходимую для придания заготовке механической прочности перед обработкой инструментом. Наличие абразивной фазы ситалла в заготовках ведет к повышенному износу инструментов в случае применения механической обработки заготовок перед пропиткой расплавленным кремнием.This method has drawbacks in that the calcined carbon preform contains a fine crystalline glass phase necessary to give the preform mechanical strength before machining. The presence of the abrasive phase of the ceramic in the workpieces leads to increased wear of the tools in the case of the use of machining the workpieces before impregnation with molten silicon.

Задача, на решение которой также направлено заявляемое изобретение, состоит в получении изделий заданной сложной формы из SiC/C/Si керамики при использовании режимов обработки, применяемых к низко- и среднеплотным графитам.The problem to which the claimed invention is also directed is to obtain products of a given complex shape from SiC / C / Si ceramics using processing modes applied to low and medium density graphites.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в облегчении механической обработки углеродных заготовок до пропитки расплавленным кремнием, исключении деформаций углеродных заготовок, подвергшихся пропитке расплавленным кремнием, получении деталей сложных форм из SiC/C/Si керамики плотностью до 3,1 г/см3.The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to facilitate the mechanical processing of carbon preforms prior to impregnation with molten silicon, to avoid deformation of carbon preforms subjected to impregnation with molten silicon, to obtain complex parts from SiC / C / Si ceramics with a density of up to 3.1 g / cm 3 .

Указанные заявителем технические результаты достигаются за счет того, что из композиции для заготовки, подвергаемой взаимодействию с расплавом кремния, исключены абразивные фракции, которые изнашивают оснастку и оборудование, снижают механическую прочность углеродсодержащей заготовки и не позволяют производить механическую обработку углеродсодержащей заготовки традиционными методами, применяемыми для низко- и среднеплотных графитов (твердосплавным инструментом - сверление, токарная и фрезерная обработка, обработка на станках с ЧПУ).The technical results indicated by the applicant are achieved due to the fact that the abrasive fractions that wear tooling and equipment, reduce the mechanical strength of the carbon-containing workpiece and do not allow the mechanical processing of the carbon-containing workpiece by traditional methods used for low-carbon, are excluded from the composition for the workpiece subjected to interaction with the silicon melt - and medium-dense graphites (carbide tools - drilling, turning and milling, machining on CNC machines Y).

Технические результаты также достигаются за счет того, что способ получения изделий из карбидокремниевой керамики включает изготовление углеродной заготовки путем смешения композиции по данному изобретению, формование и/или прессование при давлении 100 кг/см2 - 350 кг/см2, отжиг в инертной среде, механическую обработку углеродной заготовки твердосплавным инструментом и пропитку расплавом кремния в вакуумной печи.Technical results are also achieved due to the fact that the method of obtaining products from silicon carbide ceramics includes the manufacture of a carbon blank by mixing the composition according to this invention, molding and / or pressing at a pressure of 100 kg / cm 2 - 350 kg / cm 2 , annealing in an inert medium, machining the carbon billet with a carbide tool and melt impregnation of silicon in a vacuum furnace.

При прессовании углеродных заготовок варьированием давления в указанных пределах можно контролировать количество остаточного углерода в SiC/C/Si керамике. Для наибольшего давления прессования количество остаточного углерода максимально - до 70% (Фиг. 2а), а наименьшее указанное давление прессования позволяет получать высокоплотную SiC/C/Si керамику при отсутствии остаточного углерода, фиг. 3б (таблица 1). Примеры конкретного выполнения и фотографии SiC/C/Si изделий иллюстрируют эти случаи.When pressing carbon blanks by varying the pressure within the indicated limits, the amount of residual carbon in the SiC / C / Si ceramic can be controlled. For the highest pressing pressure, the amount of residual carbon is maximum up to 70% (Fig. 2a), and the lowest indicated pressing pressure allows to obtain high-density SiC / C / Si ceramics in the absence of residual carbon, FIG. 3b (table 1). Case studies and photographs of SiC / C / Si products illustrate these cases.

Фиг. 4. Корпус измерителя температуры в горячем газовом потоке: углеродная заготовка до пропитки расплавленным кремнием (а) и после пропитки расплавленным кремнием (б).FIG. 4. The body of the temperature meter in a hot gas stream: carbon billet before impregnation with molten silicon (a) and after impregnation with molten silicon (b).

Фиг. 5 Высокотемпературная оснастка для экспериментальной установки сложной формы с полостями в объеме после пропитки кремнием углеродной заготовки детали.FIG. 5 High-temperature equipment for an experimental setup of complex shape with cavities in the volume after silicon impregnation of the carbon blank of the part.

Пример 2Example 2

Для изготовления корпуса измерителя температуры в горячем газовом потоке из цилиндрической углеродной заготовки, процесс изготовления которой описан в примере 1 с применением давления прессования 100 кг/см2, вырезается заготовка детали путем обработки на станке ЧПУ с заданной программой (Фиг. 4а). После пропитки заготовки детали расплавленным кремнием (пример 1) получают готовую деталь из высокоплотной SiC/C/Si керамики (Фиг. 4б). После пропитки расплавленным кремнием изменения размеров деталей составляют десятые доли процента, т.е. их геометрическая форма практически не изменяется.To manufacture the body of the temperature meter in a hot gas stream from a cylindrical carbon billet, the manufacturing process of which is described in Example 1 using a pressing pressure of 100 kg / cm 2 , the workpiece is cut by processing on a CNC machine with a given program (Fig. 4a). After the workpiece is impregnated with molten silicon (Example 1), the finished part is obtained from high-density SiC / C / Si ceramics (Fig. 4b). After impregnation with molten silicon, dimensional changes of parts amount to tenths of a percent, i.e. their geometric shape is practically unchanged.

Пример 3Example 3

Для изготовления запорной арматуры, работающей в агрессивной среде при высокой температуре из цилиндрической углеродной заготовки, процесс изготовления которой описан в примере 1 с применением давления прессования 350 кг/см2, вырезаются заготовки деталей, которые имеет сложную форму, путем обработки на станке ЧПУ с заданной программой, применением токарно-фрезерной обработки. Готовая деталь получается путем пропитки заготовки расплавленным кремнием (Фиг. 5) и последующей финишной механической обработки. При этом структура материала детали содержит высокое количество остаточного углерода, что обеспечивает сухую смазку трущихся деталей и достаточное количество карбидокремниевой фазы для обеспечения механических характеристик и высокой стойкости к агрессивной рабочей среде.For the manufacture of stop valves operating in an aggressive environment at high temperature from a cylindrical carbon blank, the manufacturing process of which is described in Example 1 using a pressing pressure of 350 kg / cm 2 , blanks of parts that have a complex shape are cut by machining on a CNC machine with a given program, the use of turning and milling. The finished part is obtained by impregnating the workpiece with molten silicon (Fig. 5) and subsequent finishing machining. The structure of the material of the part contains a high amount of residual carbon, which provides dry lubrication of the rubbing parts and a sufficient amount of silicon carbide phase to ensure mechanical characteristics and high resistance to aggressive working environment.

Все получаемые углеродные заготовки по предложенному изобретению обладают достаточной прочностью для их механической обработки на сверлильном, токарном, фрезерном, ЧПУ станках обычными твердосплавными инструментами, при использовании режимов обработки, применяемых к низко- и среднеплотным графитам.All obtained carbon blanks according to the proposed invention have sufficient strength for their machining on drilling, turning, milling, CNC machines with conventional carbide tools, using processing modes applied to low and medium density graphites.

Если требуется получить деталь со шлифованной/полированной поверхностью или обеспечить размер с высокой точностью (до сотых долей миллиметра), то при механической обработке углеродной заготовки предусматривают припуск от 0,5 до 1 мм на размер для финишной механической обработки.If you want to obtain a part with a polished / polished surface or to ensure the size with high accuracy (up to hundredths of a millimeter), then when machining a carbon billet, an allowance of 0.5 to 1 mm per size for finishing machining is provided.

Claims (2)

1. Композиция углеродной заготовки для получения SiC/C/Si керамики, в состав которой входят углерод и органическое связующее, отличающаяся тем, что в качестве углерода используют измельченный искусственный графит плотностью от 1,7 до 1,85 г/см3 с размерами частиц менее 50 мкм, 63-50 мкм и 100-63 мкм, остальное - органическое связующее при следующем соотношении компонентов, масс. %:
порошок графита с размерами частиц менее 50 мкм 80 связующее остальное или порошок графита с размерами частиц 63-50 мкм 25 порошок графита с размерами частиц менее 50 мкм 55 связующее остальное или порошок графита с размерами частиц 100-63 мкм 30-40 порошок графита с размерами частиц 63-50 мкм 30-20 порошок графита с размерами частиц менее 50 мкм 20 связующее остальное
1. The composition of the carbon preform for producing SiC / C / Si ceramics, which includes carbon and an organic binder, characterized in that the quality of the carbon is crushed artificial graphite with a density of from 1.7 to 1.85 g / cm 3 with particle sizes less than 50 microns, 63-50 microns and 100-63 microns, the rest is an organic binder in the following ratio of components, mass. %:
graphite powder with particle sizes less than 50 microns 80 binder rest or graphite powder with a particle size of 63-50 microns 25 graphite powder with particle sizes less than 50 microns 55 binder rest or graphite powder with a particle size of 100-63 microns 30-40 graphite powder with a particle size of 63-50 microns 30-20 graphite powder with particle sizes less than 50 microns twenty binder rest
2. Способ получения SiC/C/Si изделий, включающий изготовление углеродной заготовки из композиции по п. 1 данного изобретения путем смешения, формования и/или прессования при давлении 100 кг/см2 - 350 кг/см2, отжиг в инертной среде, механическую обработку твердосплавным инструментом и пропитку расплавом кремния в вакуумной печи. 2. A method of obtaining SiC / C / Si products, including the manufacture of a carbon blank from the composition according to claim 1 of this invention by mixing, molding and / or pressing at a pressure of 100 kg / cm 2 - 350 kg / cm 2 , annealing in an inert medium, machining with carbide tools and impregnation with a molten silicon in a vacuum furnace.
RU2014152215/03A 2014-12-24 2014-12-24 COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS RU2573146C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152215/03A RU2573146C1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014152215/03A RU2573146C1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2573146C1 true RU2573146C1 (en) 2016-01-20

Family

ID=55087116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014152215/03A RU2573146C1 (en) 2014-12-24 2014-12-24 COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2573146C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656375C1 (en) * 2017-09-05 2018-06-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" Composition for producing the electrotechnical products
RU2663146C1 (en) * 2017-09-19 2018-08-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Key material for high-temperature applications
CN108698835A (en) * 2016-03-01 2018-10-23 赢创德固赛有限公司 The method for preparing silico-carbo-compound
RU2730092C1 (en) * 2019-10-28 2020-08-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Composition with carbon nanotubes for producing carbon billet for high-density sic/c/si ceramics and method of producing articles from sic/c/si ceramics
RU2788686C1 (en) * 2021-11-08 2023-01-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (ИФТТ РАН) Composition for high-temperature ceramics and method for production of high-temperature ceramics based on silicon carbide and molybdenum silicide

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435538A (en) * 1980-06-09 1984-03-06 Kostikov Valery I Composition for the preparation of carbonaceous base for use in the manufacture of siliconized antifriction materials
SU1166463A1 (en) * 1983-10-06 1996-05-27 Всесоюзный научно-исследовательский институт нерудных строительных материалов и гидромеханизации "ВНИИнеруд" Charge for obtaining blanks for siliconising
RU2370435C2 (en) * 2007-11-07 2009-10-20 Валерий Иванович Костиков Carbon-containing composition for making silicicated components
CN101798221A (en) * 2010-03-09 2010-08-11 武汉科技大学 Fine texture graphite material and preparation method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435538A (en) * 1980-06-09 1984-03-06 Kostikov Valery I Composition for the preparation of carbonaceous base for use in the manufacture of siliconized antifriction materials
SU1166463A1 (en) * 1983-10-06 1996-05-27 Всесоюзный научно-исследовательский институт нерудных строительных материалов и гидромеханизации "ВНИИнеруд" Charge for obtaining blanks for siliconising
RU2370435C2 (en) * 2007-11-07 2009-10-20 Валерий Иванович Костиков Carbon-containing composition for making silicicated components
CN101798221A (en) * 2010-03-09 2010-08-11 武汉科技大学 Fine texture graphite material and preparation method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108698835A (en) * 2016-03-01 2018-10-23 赢创德固赛有限公司 The method for preparing silico-carbo-compound
RU2656375C1 (en) * 2017-09-05 2018-06-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" Composition for producing the electrotechnical products
RU2663146C1 (en) * 2017-09-19 2018-08-01 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Key material for high-temperature applications
RU2730092C1 (en) * 2019-10-28 2020-08-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Composition with carbon nanotubes for producing carbon billet for high-density sic/c/si ceramics and method of producing articles from sic/c/si ceramics
RU2788686C1 (en) * 2021-11-08 2023-01-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (ИФТТ РАН) Composition for high-temperature ceramics and method for production of high-temperature ceramics based on silicon carbide and molybdenum silicide
RU2812905C1 (en) * 2023-06-06 2024-02-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (ИФТТ РАН) High-temperature reaction-bound layered composite based on sic ceramics, refractory metal and its silicides and method for its preparation
RU2828381C1 (en) * 2023-12-20 2024-10-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики и твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук (ИФТТ РАН) Method of producing composite material with multicomponent silicides

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Do et al. Additively manufactured full-density stainless steel 316L with binder jet printing
JP6281875B2 (en) Near net cutting tool insert
US20200071583A1 (en) Sintered polycrystalline cubic boron nitride material
JP6342807B2 (en) Manufacturing method of dense ceramic products based on SiC
RU2573146C1 (en) COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS
KR20120097485A (en) Tough coated hard particles consolidated in a tough matrix material
US4019913A (en) Process for fabricating silicon carbide articles
CN109503155B (en) A kind of ceramic hair clipper blade and preparation method
CN102747243A (en) Process for preparing grapheme modified hard alloy
Lin et al. Fabrication of WC-Co cutting tool by powder injection molding
RU2707216C1 (en) METHOD OF PRODUCING COMPOSITE MATERIAL BASED ON Al2O3 -TiCN
Huang et al. Pulsed electric current sintering and characterization of ultrafine Al2O3–WC composites
JPH05117051A (en) Ceramic body and its preparation
JP5057193B2 (en) Manufacturing method of cubic boron nitride sintered body with high homogeneity, high density and high hardness
US3717694A (en) Hot pressing a refractory article of complex shape in a mold of simple shape
RU2739774C1 (en) Method of producing structural ceramic material based on silicon carbide for articles of complex geometry
RU2732258C1 (en) Method of producing composite material
WO2012091535A1 (en) Zirconia-toughened-alumina ceramic inserts with the addition of nano particle metal oxides as additives
SG186111A1 (en) Method for producing a ceramic substance for a ceramic material
Zhao et al. Influence of applied pressure on the microstructure and properties of Ti (C, N)–TiB2–Co cermets prepared in situ by reactive hot-pressing
JP4822534B2 (en) Manufacturing method of ceramics
KR100475682B1 (en) Silicon nitride sintered body, manufacturing method of silicon nitride sintered body and cutting tool made of silicon nitride sintered body
JP6039477B2 (en) Cutting tools
EP3230233B1 (en) Alpha/beta-sialon having improved sintering activity and high edge strength
KR100503352B1 (en) A method for preparing dense silicon carbide ceramics