PL193883B1 - Materiał kompozytowy i jego zastosowanie - Google Patents
Materiał kompozytowy i jego zastosowanieInfo
- Publication number
- PL193883B1 PL193883B1 PL99348367A PL34836799A PL193883B1 PL 193883 B1 PL193883 B1 PL 193883B1 PL 99348367 A PL99348367 A PL 99348367A PL 34836799 A PL34836799 A PL 34836799A PL 193883 B1 PL193883 B1 PL 193883B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- composite material
- material according
- metal
- nitride
- silicon
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- -1 zirconium nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims description 6
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 14
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 4
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical class O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002795 Si–Al–O–N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 1
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/0648—Casting surfaces
- B22D11/0657—Caterpillars
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/58007—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides
- C04B35/58014—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides based on titanium nitrides, e.g. TiAlON
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/58007—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides
- C04B35/58028—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on refractory metal nitrides based on zirconium or hafnium nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/581—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/593—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
1. Materia l kompozytowy spiekany pod ci snieniem, zawieraj acy ci agla faz e heksagonalnego azotku boru i rozproszony w niej drugi materia l zawieraj acy (a) co najmniej jeden azotek metalu wy- brany z grupy obejmuj acej azotki krzemu, glinu i tytanu oraz (b) co najmniej jeden trwa ly tlenek meta- lu, znamienny tym, ze zawiera 45-80% wagowych heksagonalnego azotku boru i 55-20% wagowych drugiego materia lu, przy czym ten drugi materia l zawiera do 35% wagowych tlenu. PL PL PL PL PL PL PL
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są materiał kompozytowy i jego zastosowanie.
Materiał kompozytowy spiekany pod ciśnieniem, zawierający heksagonalny azotek boru i drugi materiał, z co najmniej jednym azotkiem metalu, jest szczególnie użyteczny do wytwarzania części ogniotrwałych, które są poddawane silnemu działaniu korozyjnemu i wysokiej temperatury, takich jak części ogniotrwałe dla przemysłu metalurgicznego, a zwłaszcza dla hutnictwa żelaza. Materiał ten jest szczególnie odpowiedni do stosowania w procesie odlewania taśm.
W tego typu procesie odlewania ciągłego, zwanym „odlewaniem taśm albo „odlewaniem dwuwalcowym, do odlewania taśmy stalowej o grubości około 2-10 mm, boczne zamknięcie ciekłego metalu w przestrzeni odlewniczej wyznaczonej walcami zapewniają płyty, które są dociśnięte do płaskich końców walców, zwanych „końcami, za pomocą odpowiedniego urządzenia. Płyty te określa się zwykle jako „ściany boczne albo „boczne płyty chłodnicze. Ich część środkowa, mająca się stykać z ciekłym metalem, jest wykonana z materiału ogniotrwałego, podobnie jak na ogół ich obwód, który podczas pracy ociera się o walce, stopniowo ścierające boczne płyty chłodnicze. Jest absolutnie konieczne, aby te boczne płyty chłodnicze stykały się z walcami w sposób zapewniający możliwie największą szczelność, ponieważ przenikanie ciekłego metalu do ich obszaru styku miałoby fatalny wpływ na jakość wymiarową taśmy stalowej. Istniałoby wówczas ryzyko, że fragmenty taśmy będą oddzielać się od całości i pozostaną przyklejone do walców. Jeżeli takie zjawisko przyklejania trwałoby przez pełny obrót walców i gdyby fragmenty brzegów taśmy przedostały się w ten sposób do przestrzeni odlewniczej, mogłoby to doprowadzić do poważnego uszkodzenia powierzchni walców, a w konsekwencji samej taś my. W najgorszym przypadku, te wycieki ciekł ego metalu mogłyby przedostać się poza maszynę, co wymagałoby natychmiastowego zatrzymania procesu odlewania.
Takie problemy mogą mieć wiele przyczyn, wśród których można wymienić następujące:
- odkształcenia walców i bocznych płyt chłodniczych, spowodowane naprężeniami mechanicznymi i termicznymi, na które są one narażone, w szczególności na samym początku procesu odlewania, gdy poddane są dużym obciążeniom termicznym;
- stopniowe (mechaniczne i chemiczne) zużywanie się płyt bocznych albo walców, które nie zawsze jest równomierne na całej ich powierzchni styku;
- natychmiastowe zuż ycie bocznych płyt chłodniczych, spowodowane przejściem zestalonego metalu pochodzącego z przecieków.
Istniało więc zapotrzebowanie na materiał, który wykazywałby wytrzymałość na obciążenia mechaniczne i termiczne oraz miałby doskonałą odporność na zużycie chemiczne lub mechaniczne.
Mieszany materiał polikrystaliczny, spiekany pod ciśnieniem, jest znany już z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4885264. W owym opisie ujawniono materiał na bazie azotku boru, tlenków i węglików, przy czym udział heksagonalnego azotku boru wynosi około 30-85% wag. Tlenek jest wybrany z grupy obejmującej tlenek cyrkonu i tlenek magnezu, a jego zawartość wynosi około 10-50% wag. Węglik jest wybrany z grupy obejmującej węglik krzemu, węglik tytanu i węglik cyrkonu, a jego zawartość wynosi około 5-20% wag. Materiał ten ma gęstość większą niż 94% teoretycznie możliwej gęstości (na bazie mieszaniny azotku/tlenku/węglika boru). Według opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4885264, materiał ten jest odporny na działanie ciekłych metali, wytrzymały na zużycie oraz odporny na wstrząs cieplny, a tym samym jest odpowiedni do zastosowań w pierścieniach oddzielających lub rozdzielających w procesie poziomego odlewania ciągłego stali i metali nieżelaznych.
Stwierdzono jednak, że materiał ten nie wykazuje wystarczającej odporności na wstrząs cieplny, głównie ze względu na wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej. Odporność chemiczna na działanie ciekłego metalu również wymaga poprawy.
Inny materiał znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5389587, w którym ujawniono zwykł y materiał ceramiczny spiekany pod ciś nieniem, zawierają cy co najmniej 50% wag. heksagonalnego azotku boru i 1-50% wag. dwóch lub większej liczby składników wybranych spośród azotków glinu i krzemu oraz tlenków glinu i krzemu. Wytrzymałość mechaniczna tego materiału jest wciąż niewystarczająca w stosunku do wymagań stawianych przez hutnictwo żelaza, np. w przypadku wytwarzania bocznych płyt chłodniczych.
Tak więc istniało wciąż zapotrzebowanie na materiał, który wykazywałby wytrzymałość na obciążenia mechaniczne i termiczne, a szczególnie na taki materiał, który miałby doskonałą odporność na zużycie chemiczne lub mechaniczne, oraz doskonałą odporność na styku z metalem ciekłym.
PL 193 883 B1
Nieoczekiwanie stwierdzono, że takie wymagania spełnia materiał kompozytowy o określonym składzie opisanym poniżej.
Wynalazek dotyczy materiału kompozytowego spiekanego pod ciśnieniem, zawierającego ciągłą fazę heksagonalnego azotku boru i rozproszony w niej drugi materiał zawierający (a) co najmniej jeden azotek metalu wybrany z grupy obejmującej azotki krzemu, glinu i tytanu oraz (b), co najmniej jeden trwały tlenek metalu, który to materiał charakteryzuje się tym, że zawiera 45-80% wagowych heksagonalnego azotku boru i 55-20% wagowych drugiego materiału, przy czym ten drugi materiał zawiera do 35% wagowych tlenu.
Korzystny jest materiał kompozytowy, w którym co najmniej jeden tlenek metalu jest zdolny do utworzenia stałego roztworu w azotku metalu.
Szczególnie korzystny jest materiał kompozytowy, w którym liczba atomowa atomu cięższego metalu, co najmniej jednego trwałego tlenku metalu jest co najwyżej równa liczbie atomowej atomu cięższego metalu co najmniej jednego azotku metalu.
Korzystnie materiał kompozytowy zawiera 55-70% wagowych heksagonalnego azotku metalu.
Korzystny jest materiał kompozytowy, w którym co najmniej jeden azotek metalu stanowi azotek krzemu.
Korzystny jest materiał kompozytowy, w którym ten drugi materiał zawiera co najmniej 2,5% tlenu.
Korzystny jest materiał kompozytowy, w którym co najmniej jeden tlenek metalu jest wybrany spośród tlenków glinu, tytanu, krzemu i magnezu oraz ich mieszanin.
Szczególnie korzystny jest materiał kompozytowy, w którym co najmniej jeden tlenek metalu stanowi tlenek glinu.
Korzystny jest materiał kompozytowy, w którym drugi materiał zawiera azotek krzemu i tlenek glinu.
Szczególnie korzystny jest materiał kompozytowy, w którym drugi materiał stanowi zasadniczo Sialon o wzorze (Si6-zAlzOzN8-z), w którym z oznacza 1-4,5.
Szczególnie korzystny jest materiał kompozytowy, który zawiera materiał o wzorze (Si6-zAlzOzN8-z), w którym z oznacza 2-3.
Wynalazek dotyczy również zastosowania ogniotrwałego materiału kompozytowego zdefiniowanego powyżej do wytwarzania bocznych płyt chłodniczych.
Stwierdzono, że materiał według wynalazku ma stosunkowo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej i tym samym wykazuje dobrą wytrzymałość na wstrząs cieplny. Inną właściwością tego materiału jest mała zwilżalność przez ciekłą stal, co zapewnia zwiększoną odporność na działanie ciekłego metalu i zmniejsza występowanie zjawiska krzepnięcia stali na tym materiale. Ponadto stwierdzono, że materiał ten wykazuje wyjątkową wytrzymałość na zużycie mechaniczne.
Krystaliczna struktura heksagonalnego azotku boru składa się zasadniczo z płaszczyzn, które jak się przypuszcza, odgrywają rolę w zapobieganiu rozchodzeniu się pęknięć.
Zatem materiał kompozytowy musi zawierać ciągłą fazę heksagonalnego azotku boru. Stwierdzono, że zawartość co najmniej 45% wag. heksagonalnego azotku boru, a korzystniej co najmniej 55% wag. heksagonalnego azotku boru, zapewnia uzyskanie ciągłej fazy azotku boru.
Jednak materiał z samego heksagonalnego azotku boru jest zbyt miękki i ma zbyt niską wytrzymałość mechaniczną, w wyniku czego materiał ma silną tendencję do odpryskiwania i ścierania się. Zatem materiał kompozytowy powinien zawierać mniej niż 80% wag. heksagonalnego azotku boru, a korzystniej mniej niż 70% wag.
Najlepsze wyniki uzyskano w przypadku materiałów zawierających 57,5% wag. heksagonalnego azotku boru.
Konieczne jest, aby wybrany trwały tlenek metalu był zdolny do utworzenia stałego roztworu w tym azotku metalu. Ma to zwykle miejsce, gdy liczba atomowa atomu cięższego metalu tego trwałego tlenku metalu nie jest większa niż liczba atomowa atomu cięższego metalu tego azotku metalu.
Jako drugi materiał zawierający tlen stosuje się zwłaszcza Sialon. Jest to dobrze znany materiał, a jak sama nazwa wskazuje, składa się on z Si-Al-O-N i można go opisać jako stały roztwór tlenku glinu w azotku krzemu. Sialon jest określony wzorem chemicznym Si6-zAlzOzN8-z, w którym z oznacza liczbę 0 do około 4,5, korzystnie 1-4,5, a zwłaszcza 2-3.
Należy rozumieć, że materiał kompozytowy może także zawierać znane dodatki, takie jak tlenki itru, magnezu, wapnia i/lub ceru, które tworzą fazy topliwe w wysokiej temperaturze, oraz są bardziej korzystne niż tlenek boru.
PL 193 883 B1
Dodatki te wprowadza się w niewielkich ilościach, nie przekraczających 5% wag. mieszaniny heksagonalnego azotku boru/drugiego materiału.
Jako materiały wyjściowe do wytwarzania materiału kompozytowego według wynalazku korzystnie stosuje się heksagonalny azotek boru w postaci proszku, o zawartości tlenu około 2-8% wag. i powierzchni właściwej około 5-30 m2/g (mierzonej metodą BET) oraz odpowiednio azotek metalu i tlenek metalu w postaci proszku, o czystoś ci co najmniej 95% w każ dym przypadku.
Proszki te można jednorodnie wymieszać w znany sposób, w typowym urządzeniu mieszającym, ewentualnie z użyciem tymczasowego środka wiążącego, a następnie spiekać pod ciśnieniem aż do uzyskania gęstości stanowiącej co najmniej 94% gęstości teoretycznej. W tym procesie mieszaniny można sprasowywać w formach grafitowych, przy zastosowaniu nacisku osiowego w temperaturze około 1500-1800°C, a korzystnie około 1650-1750°C, przy ciśnieniu w matrycy około 10-40 MPa, a korzystnie około 15-35 MPa. Alternatywnie, mieszaniny można także sprasowywać izostatycznie w ciśnieniowo szczelnej komorze, w temperaturze około 1400-1700°C, a korzystnie około 1500-1600°C, pod ciśnieniem około 100-300 MPa, a korzystnie około 100-200 MPa w autoklawie wysokociśnieniowym, stosując gaz obojętny jako czynnik przekazujący ciśnienie. Części o odpowiednim kształcie uzyskuje się drogą obróbki mechanicznej tak uzyskanych bloków.
Nowy materiał kompozytowy według wynalazku znajduje główne zastosowanie jako boczne płyty chłodzące w procesie odlewania taśm, lecz również w innych zastosowaniach, gdzie jego wyjątkowa wytrzymałość na obciążenia mechaniczne i cieplne oraz jego doskonała odporność na zużycie chemiczne i mechaniczne mają duże znaczenie; przykładowo jako płyta przesuwna w wylewie suwakowym do zbiornika metalurgicznego, takiego jak kadź pośrednia albo kadź odlewnicza.
Nowy materiał kompozytowy według wynalazku sprawdza się tak dobrze, szczególnie pod względem odporności na erozję i wstrząs cieplny, że obecnie można stosować więcej niż jeden raz boczną płytę chłodniczą zawierającą materiał kompozytowy według wynalazku. Stanowi to wielki przełom w procesie odlewania taśm, ponieważ w przeszłości nigdy nie dało się tego osiągnąć, a nawet uważano to za niewyobrażalne.
Boczna płyta chłodnicza może być użyta kolejny raz przy styku tej samej powierzchni z metalem, bądź alternatywnie przy styku odwrotnej strony z metalem.
Boczna płyta chłodnicza może być ponownie użyta bezpośrednio. Jeżeli jednak powierzchnia, która już stykała się z ciekłym metalem ma ponownie zetknąć się z ciekłym metalem, może okazać się konieczne wyrównanie tej strony płyty.
Tak więc wynalazek umożliwia ulepszenie procesu odlewania taśm, w którym boczne zamknięcie ciekłego metalu w przestrzeni odlewniczej wyznaczonej walcami zapewniają boczne płyty chłodnicze, które są dociśnięte do płaskich końców walców. Ulepszenie polega na użyciu bocznej płyty chłodniczej, która może być użyta ponownie i/lub była już uprzednio użyta.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.
Przygotowano następujące mieszaniny proszków.
W przykładach 1-5 drugim materiałem był azotek krzemu zawierający tlen, który wprowadzono w postaci tlenku glinu i tlenku magnezu. W przykładach tych zastosowano Sialon o liczbie z=2, otrzymany znanymi sposobami, takimi jak reakcja w fazie stałej azotku krzemu z tlenkiem glinu, bądź też redukcja węglem mieszaniny tlenków krzemu i glinu w atmosferze amoniaku. Do Sialonu dodano 3% wag. MgO (w stosunku do Sialonu). W wyniku tego uzyskano zawartość tlenu 11,45% w drugim materiale.
W przykładach 3 i 4 dodano także 1% wag. (w stosunku do Sialonu) tlenku itru Y2O3.
PL 193 883 B1
T a b e l a 1
| Przykład | Azotek boru (% wag.) | Drugi materiał (% wag.) | MgO (% wag. Sialonu) | Y2O3 (% wag. Sialonu) |
| 1 | 50 | 50 | 3 | 0 |
| 2 | 65 | 35 | 3 | 0 |
| 3 | 50 | 50 | 3 | 1 |
| 4 | 65 | 35 | 3 | 1 |
| 5 | 57,5 | 42,5 | 3 | 0 |
Dla porównania przygotowano także mieszaninę proszków zawierającą 50% wag. heksagonalnego azotku boru, 40% wag. dwutlenku cyrkonu (ZrO2) i 10% wag. węglika krzemu (przykład C1).
Mieszaniny proszków przygotowane w przykładach 1-5 i C1 sprasowano na gorąco w temperaturze 1650°C pod ciśnieniem 20 MPa.
W tabeli 2 podano wyniki uzyskane z uż yciem materiał ów z przykładów 1-5 i C1.
T a b e l a 2
| Przykład | Współczynnik rozszerzalności cieplnej (10-6K-1) | Współczynnik R ^T konieczna do zainicjowania pęknięcia) (°C) | Zwilżalność (dla stali nierdzewnej w1550°C) |
| 1 | 2,5 | 488 | 130-150° |
| 2 | 2,55 | 879 | - |
| 3 | 1,75 | 915 | - |
| 4 | 2,0 | 529 | - |
| 5 | 1,85 | 596 | 130-150° |
| C1 | 3,3 | 337 | 100-110° |
Z porównania przykładów 1-5 i przykładu C1 jasno wynika, że materiał według wynalazku wykazuje bardzo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej i ma zarazem doskonałą odporność na naprężenia termiczne. Wynika to również z wartości zmierzonych dla współczynnika R (odporność na wstrząs cieplny, obliczona ze wzoru:
r= ^-1 εα w którym σ oznacza moduł sprężystoś ci poprzecznej (MOR), ν oznacza liczbę Poissona, ε oznacza moduł Younga, α zaś oznacza współ czynnik rozszerzalności cieplnej); dane te wykazują , że materiał według wynalazku może wytrzymać 2 do 3 razy większy przyrost temperatury ΔΤ, który wystarcza do spowodowania pęknięcia znanego materiału. Zaobserwowane wartości zwilżalności wykazują, że materiał według wynalazku jest słabo zwilżalny przez roztopioną stal, co można także zaobserwować umieszczając kroplę ciekłej stali nierdzewnej na próbce materiału w temperaturze 1550°C, w atmosferze argonu. Po usunięciu stali zaobserwowano strefę wzajemnego oddziaływania o głębokości 250 μm w przypadku materiału z przykładu C1, podczas gdy w przypadku materiału według wynalazku (przykład 5) można zaobserwować strefę wzajemnego oddziaływania o głębokości tylko 50 μm.
Claims (12)
1. Materiał kompozytowy spiekany pod ciśnieniem, zawierający ciągłą fazę heksagonalnego azotku boru i rozproszony w niej drugi materiał zawierający (a) co najmniej jeden azotek metalu wybrany z grupy obejmującej azotki krzemu, glinu i tytanu oraz (b) co najmniej jeden trwały tlenek metalu, znamienny tym, że zawiera 45-80% wagowych heksagonalnego azotku boru i 55-20% wagowych drugiego materiału, przy czym ten drugi materiał zawiera do 35% wagowych tlenu.
PL 193 883 B1
2. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden tlenek metalu jest zdolny do utworzenia stałego roztworu w azotku metalu.
3. Materiał kompozytowy według zastrz. 2, znamienny tym, że liczba atomowa atomu cięższego metalu co najmniej jednego trwałego tlenku metalu jest co najwyżej równa liczbie atomowej atomu cięższego metalu co najmniej jednego azotku metalu.
4. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 55-70% wagowych heksagonalnego azotku metalu.
5. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden azotek metalu stanowi azotek krzemu.
6. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ten drugi materiał zawiera co najmniej 2,5% tlenu.
7. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden tlenek metalu jest wybrany spośród tlenków glinu, tytanu, krzemu i magnezu oraz ich mieszanin.
8. Materiał kompozytowy według zastrz. 7, znamienny tym, że co najmniej jeden tlenek metalu stanowi tlenek glinu.
9. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi materiał zawiera azotek krzemu i tlenek glinu.
10. Materiał kompozytowy według zastrz. 9, znamienny tym, że drugi materiał stanowi zasadniczo Sialon o wzorze (Si6-zAlzOzN8-z), w którym z oznacza 1-4,5.
11. Materiał kompozytowy według zastrz. 10, znamienny tym, że zawiera materiał o wzorze (Si6-zAlzOzN8-z), w którym z oznacza 2-3.
12. Zastosowanie ogniotrwałego materiału kompozytowego zdefiniowanego w zastrz. 1-11 do wytwarzania bocznych płyt chłodniczych.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98121935A EP1002776A1 (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Composite material |
| PCT/BE1999/000145 WO2000030996A2 (en) | 1998-11-19 | 1999-11-16 | Composite material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL348367A1 PL348367A1 (en) | 2002-05-20 |
| PL193883B1 true PL193883B1 (pl) | 2007-03-30 |
Family
ID=8232994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL99348367A PL193883B1 (pl) | 1998-11-19 | 1999-11-16 | Materiał kompozytowy i jego zastosowanie |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1002776A1 (pl) |
| PL (1) | PL193883B1 (pl) |
| RU (1) | RU2243955C2 (pl) |
| ZA (1) | ZA200103709B (pl) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1469961B1 (en) * | 2002-01-23 | 2010-10-13 | General Electric Company | Articles for casting applications comprising ceramic composite and methods for making articles thereof |
| RU2517146C2 (ru) * | 2012-02-07 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Керамический композиционный материал и способ его получения |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60145963A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-01 | 工業技術院長 | 水平連続鋳造機用ブレ−クリング及びその製造方法 |
| JPH075379B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1995-01-25 | 電気化学工業株式会社 | 溶鋼用耐火物の製造方法 |
| EP0396779B1 (en) * | 1988-11-10 | 1995-06-28 | Kabushiki Kaisha Kouransha | Boron nitride ceramic having excellent resistance against fusing damage |
| JPH04506200A (ja) * | 1989-03-24 | 1992-10-29 | インスチツート、ストルクトルノイ、マクロキネチキ、アカデミー、ナウク、エスエスエスエル | セラミック製品の製造法 |
| JP2884427B2 (ja) * | 1990-03-14 | 1999-04-19 | 石川島播磨重工業株式会社 | 薄板連続鋳造装置に使用する堰材用焼結体及びそれを用いた堰材 |
| RU2010783C1 (ru) * | 1991-10-28 | 1994-04-15 | Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Шихта для изготовления керамического материала |
| US5457075A (en) * | 1993-05-11 | 1995-10-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Sintered ceramic composite and molten metal contact member produced therefrom |
| RU94032296A (ru) * | 1994-09-07 | 1996-07-20 | Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Способ получения керамического изделия на основе нитрида бора |
| RU2110501C1 (ru) * | 1996-05-05 | 1998-05-10 | Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Шихта для изготовления керамического материала |
-
1998
- 1998-11-19 EP EP98121935A patent/EP1002776A1/en not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-11-16 RU RU2001114829/03A patent/RU2243955C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-11-16 PL PL99348367A patent/PL193883B1/pl unknown
-
2001
- 2001-05-08 ZA ZA200103709A patent/ZA200103709B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1002776A1 (en) | 2000-05-24 |
| PL348367A1 (en) | 2002-05-20 |
| RU2243955C2 (ru) | 2005-01-10 |
| ZA200103709B (en) | 2001-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4885264A (en) | Pressure-sintered polycpystalline mixed materials with a base of hexagonal boron nitride, oxides and carbides | |
| CA2351604C (en) | Composite material | |
| EP0381360B1 (en) | Zirconia mullite/boron nitride composites | |
| EP1493515B1 (en) | Ceramic plate as side dam for twin drum type thin-sheet continuous casting | |
| PL193883B1 (pl) | Materiał kompozytowy i jego zastosowanie | |
| WANG et al. | Antioxidation behavior and effect of Al8B4C7 added to carbon-containing refractories | |
| EP1469961B1 (en) | Articles for casting applications comprising ceramic composite and methods for making articles thereof | |
| US5215947A (en) | Refractory parts for devices for regulation or interruption of a jet of steel, made of refractory material | |
| US5120683A (en) | Mullite/yttria stabilized zirconia/boron nitride composites | |
| WO2015020752A1 (en) | Composite side dam | |
| US4997605A (en) | Zirconia mullite/boron nitride composites | |
| US5134098A (en) | Method of producing mullite/yttria stabilized zirconia/boron nitride composites | |
| EP0511840B1 (en) | Mullite/boron nitride composite break ring | |
| JPS6335593B2 (pl) | ||
| JPS59107972A (ja) | 耐熱用セラミツク材料 | |
| MXPA01005046A (es) | Material mixto |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RECP | Rectifications of patent specification |