PL235199B1 - Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych - Google Patents
Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych Download PDFInfo
- Publication number
- PL235199B1 PL235199B1 PL426926A PL42692613A PL235199B1 PL 235199 B1 PL235199 B1 PL 235199B1 PL 426926 A PL426926 A PL 426926A PL 42692613 A PL42692613 A PL 42692613A PL 235199 B1 PL235199 B1 PL 235199B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- mass
- parts
- alumina
- magnesium oxide
- sintering
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 30
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 claims description 6
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000010431 corundum Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 3
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L magnesium acetate Chemical compound [Mg+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011654 magnesium acetate Substances 0.000 description 1
- 229940069446 magnesium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000011285 magnesium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego, polegający na dodaniu tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu albo tlenku magnezu i prekursora dwutlenku cyrkonu do osnowy tworzywa stanowiącej tlenek glinu, wymieszaniu i zmieleniu wszystkich składników tworzywa w zawiesinie wodnej, dodaniu organicznego plastyfikatora i substancji poślizgowej, wysuszeniu niniejszej mieszaniny w celu uzyskania granulatu, uformowaniu z niego kształtek i poddaniu ich spiekaniu. Tak otrzymane kształtki są przydatne do budowy osłon balistycznych. Przedstawiono trzy odmiany sposobu. Zastosowanie w ramach sposobów w osnowie korundowej odpowiedniego udziału tlenku glinu o odmianie krystalicznej typu alfa oraz precyzyjne dobranie zakresów dozowania do osnowy korundowej tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu albo tlenku magnezu i prekursora dwutlenku cyrkonu w postaci krzemianu cyrkonu, przy zastosowaniu warunków procesów otrzymywania kształtek z ww. tworzyw, m.in. dzięki zastosowaniu stosunkowo niskich temperatur spiekania, wyraźnie niższych niż dosyć powszechnie stosowana temperatura spiekania wynosząca 1700°C, w tym zastosowanie opcjonalnie dwuetapowego procesu spiekania oraz powolnego studzenia pozwala na wytworzenie kształtek o wystarczającej jednorodności strukturalnej, bez pęknięć, o niskiej porowatości, co znacznie wpływa na podniesienie ich wytrzymałości, odporności mechanicznej, a w konsekwencji na podniesienie wytrzymałości, odporności osłon balistycznych na ww. zagrożenia balistyczne. Ponadto, zastosowanie stosunkowo niskich temperatur spiekania w ramach sposobów przynosi korzystne efekty ekonomiczne, obniżając znacząco koszty wytwarzania ceramicznych kształtek korundowych.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych, polegający na dodaniu tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu albo tlenku magnezu i prekursora dwutlenku cyrkonu do osnowy tworzywa stanowiącej tlenek glinu, wymieszaniu i zmieleniu wszystkich składników tworzywa w zawiesinie wodnej, dodaniu organicznego plastyfikatora i substancji poślizgowej, wysuszeniu niniejszej mieszaniny w celu uzyskania granulatu, uformowaniu z niego kształtek i poddaniu ich spiekaniu. Tak otrzymane kształtki są przydatne do budowy osłon balistycznych.
Znane są ceramiczne tworzywa korundowe odporne balistycznie zawierające tlenek glinu jako podstawowy składnik ich osnowy, a także tlenek magnezu, dwutlenek cyrkonu oraz dwutlenek krzemu, które aktywują proces spiekania tworzyw poprzez obniżenie temperatury spiekania, a także polepszają ich charakterystyki eksploatacyjne, w tym wytrzymałościowe, zwłaszcza odporność na oddziaływania udarowe.
W opisie koreańskiego wynalazku KR 2004/0072124 zastrzegany jest sposób wytwarzania ceramicznego tworzywa korundowego o wysokiej gęstości i wytrzymałości mechanicznej oraz odporności na korozję. Sposób ten obejmuje dodanie do proszku tlenku glinu stanowiącego osnowę tworzywa 0,25-4% części masowych dwutlenku cyrkonu albo jego prekursora np. Zr(OCH2CH2CH3)4 oraz 0,05-0,5% masowych tlenku magnezu albo jego prekursora np. octanu magnezu albo azotanu magnezu, wymieszanie wszystkich składników, a następnie uformowanie z tak otrzymanej mieszaniny kształtek poprzez prasowanie i spiekanie w temperaturze 1525°C lub 1600°C.
Według amerykańskiego zgłoszenia wynalazku US 2009/0029150 ceramiczne materiały przydatne do lekkich osłon balistycznych mogą zawierać tlenek glinu i dwutlenek cyrkonu, przy czym dwutlenek cyrkonu może być stabilizowany tlenkiem magnezu.
Na przykład, europejski opis patentowy EP 1153899, zastrzega ceramiczne tworzywo korundowe odporne balistycznie oraz kształtki wykonane z niego, zawierające 90-97,5% części masowych tlenku glinu, 0,5-1,0% części masowych tlenku magnezu, 4,5-7,7% części masowych dwutlenku tlenku cyrkonu, 0,05-1,0% części masowych dwutlenku krzemu oraz 0,007-0,13% części masowych dwutlenku hafnu.
Znane są również sposoby wytwarzania odpornych balistycznie elementów konstrukcyjnych wykonanych z takich tworzyw. W europejskim opisie patentowym EP 1153899, w przykładzie realizacji wynalazku przedstawiono sposób wytwarzania odpornych balistycznie kształtek zawierających osnowę korundową, tlenek magnezu, dwutlenek cyrkonu oraz dwutlenek krzemu, polegający na wymieszaniu i rozdrobnieniu 99,62% części masowych korundowego proszku z 0,6% częściami masowymi tlenku magnezu, mniej niż 0,05% częściami masowymi dwutlenku krzemu, 6,0% częściami masowymi dwutlenku cyrkonu, 0,1% częściami masowymi dwutlenku hafnu, 0,2% częściami masowymi tlenku sodu, 0,02% częściami masowymi pięciotlenku fosforu, 0,01% częściami masowymi tlenku potasu, 0,1% częściami masowymi tlenku wapnia, 0,01% częściami masowymi dwutlenku tytanu, 0,02% częściami masowymi trójtlenku żelaza, 0,2% częściami masowymi tlenku miedzi, 0,02% częściami masowymi tlenku cynku, 0,5% częściami masowymi tlenku baru oraz 0,04% częściami masowymi trójtlenku itru, prasowaniu niniejszej mieszaniny przez około 2 sekundy w odpowiednio ukształtowanych formach pod naciskiem siły wynoszącej 70000 kG, wytworzonej przy użyciu specjalnego oprzyrządowania wykonanego z węglika wolframu. W wyniku tych operacji uzyskiwano kształtki w postaci cylindra zakończonego obustronnie kopułami. Po prasowaniu, kształtki przenoszono do pieca, gdzie były poddane spiekaniu w temperaturze 1700°C przez 72 godziny, po czym były schładzane do temperatury pokojowej.
Istota pierwszej odmiany sposobu według wynalazku polega na tym, że do 88,0-98,0% części masowych osnowy korundowej, korzystnie do jej 94,3-98,0% części masowych, zawierającej 98,0-99,7% części masowych tlenku glinu, korzystnie 99,0-99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi co najmniej 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej od ponad 0,5% części masowych do 1,0% części masowych tlenku magnezu, korzystnie od ponad 0,5% części masowych do 0,7% części masowych oraz od ponad 4,0% części masowych dwutlenku cyrkonu do 11,0% części masowych jednoskośnego dwutlenku cyrkonu, korzystnie od ponad 4,0% części masowych do 5,0% części masowych, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% części masowych upłynniacza, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny,
PL 235 199 B1 w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 gm, dodaje się 1,0-3,0% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się, korzystnie w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu, z którego formuje się techniką prasowania osiowego albo izostatycznego kształtki, które spieka się w temperaturze z zakresu 1600-1650°C przez co najmniej 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością z zakresu 1-2°C na minutę.
Istota drugiej odmiany sposobu według wynalazku polega na tym, że do 88,0-98,0% części masowych osnowy korundowej, korzystnie do jej 94,3-98,0% części masowych, zawierającej 98,0-99,7% części masowych tlenku glinu, korzystnie 99,0-99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi co najmniej 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej od ponad 0,5% części masowych do 1,0% części masowych tlenku magnezu, korzystnie od ponad 0,5% części masowych do 0,7% części masowych oraz od ponad 4,0% części masowych do 11,0% części masowych jednoskośnego dwutlenku cyrkonu, korzystnie od ponad 4,0% części masowych do 5,0% części masowych, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% części masowych upłynniacza, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 gm, dodaje się 1,0-3,0% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się, korzystnie w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu, z którego formuje się techniką prasowania osiowego albo izostatycznego kształtki, które spieka się w temperaturze z zakresu 1000-1100°C przez 2 godziny, studzi z bezwładnością termiczną pieca, po czym ponownie spieka w temperaturze z zakresu 1600-1650°C przez co najmniej 2 godziny ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością z zakresu 1-2°C na minutę.
Istota trzeciej odmiany sposobu według wynalazku polega na tym, że do 94,0-98% części masowych osnowy korundowej, korzystnie do jej 96,0-98,0% części masowych, zawierającej 98,0-99,7% części masowych tlenku glinu, korzystnie 99,0-99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi co najmniej 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej od ponad 0,5% części masowych do1,0% części masowych tlenku magnezu, korzystnie od ponad 0,5% części masowych do 0,7% części masowych oraz od ponad 4,0% części masowych do 5,0% części masowych krzemianu cyrkonu - prekursora dwutlenku krzemu, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% części masowych upłynniacza, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 gm, dodaje się 1,0-3,0% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się, korzystnie w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu, z którego formuje się techniką prasowania osiowego albo izostatycznego kształtki, które spieka się w temperaturze z zakresu 1600-1650°C przez co najmniej godziny i ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością z zakresu 1-2°C na minutę.
Ceramiczne, korundowe kształtki otrzymane za pomocą ww. trzech sposobów według wynalazku charakteryzują się wysoką odpornością na zagrożenia balistyczne, zwłaszcza na uderzenie pociskami i/lub odłamkami dzięki posiadaniu takich właściwości fizycznych wynikających m.in. ze składu tworzyw i warunków ich otrzymywania, jak wysoka gęstość rzędu 3,86-3,91 g/cm3, niska porowatość rzędu 1-3 setnych procenta masy tworzywa, wysoka twardość według Vickersa rzędu 13-14 GPa, wysoka wytrzymałość na ściskanie rzędu 2100-2300 MPa, wysoka wytrzymałość na zginanie rzędu 300 MPa oraz wysoki dynamiczny moduł Younga mieszczący się w zakresie 340-380 GPa.
Zastosowanie w ramach sposobów według wynalazku w osnowie korundowej odpowiedniego udziału tlenku glinu o odmianie krystalicznej typu alfa oraz precyzyjnie dobranie zakresów dozowania do osnowy korundowej tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu albo tlenku magnezu i prekursora dwutlenku cyrkonu w postaci krzemianu cyrkonu, przy zastosowaniu warunków procesów otrzymywania kształtek z ww. tworzyw, m in. dzięki zastosowaniu stosunkowo niskich temperatur spiekania, wyraźnie niższych niż dosyć powszechnie stosowana temperatura spiekania wynosząca 1700°C, w tym zastosowanie opcjonalnie dwuetapowego procesu spiekania oraz powolnego studzenia pozwala na wytworzenie kształtek o wystarczającej jednorodności strukturalnej, bez pęknięć, o niskiej porowatości, co znacznie wpływa na podniesienie ich wytrzymałości, odporności mechanicznej, a w konsekwencji na podniesienie wytrzymałości, odporności osłon balistycznych na ww. zagrożenia balistycz
PL 235 199 B1 ne. Ponadto, zastosowanie stosunkowo niskich temperatur spiekania w ramach sposobów według wynalazku przynosi korzystne efekty ekonomiczne, obniżając znacząco koszty wytwarzania ceramicznych kształtek korundowych.
Poniżej przedstawiono trzy przykłady realizacji wynalazku, odpowiadające kolejno trzem ww. odmianom sposobu według wynalazku, dotyczące wytwarzania ceramicznych kształtek korundowych.
P r z y k ł a d 1. Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych, obejmujący dodanie do osnowy korundowej tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu oraz jednoetapowe spiekanie kształtek
Do 94,9% części masowych osnowy korundowej zawierającej 99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej 0,6% części masowych tlenku magnezu i 4,5% części masowych dwutlenku cyrkonu, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% masowych upłynniacza - dispexu, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 pm, dodaje się 1,5% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu o gęstości nasypowej wynoszącej 1,20±0,5 g/cm3 z którego formuje się techniką prasowania osiowego kształtki w postaci bryły utworzonej przez graniastosłup prawidłowy o podstawie sześciokąta foremnego i kopułę, posiadających wspólną podstawę, przy czym wysokość kopuły jest trzykrotnie mniejsza od wysokości graniastosłupa, zaś powierzchnia ściany bocznej graniastosłupa wynosi 172,5 mm2. Następnie, kształtki te spieka się w komorze pieca gazowego w temperaturze z zakresu 1620-1650°C przez 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej z szybkością 1,5°C na minutę.
W wyniku realizacji niniejszego sposobu otrzymuje się kształtki z tworzywa korundowego, zawierające 93,4% części masowych tlenku glinu, 4,5% części masowych dwutlenku cyrkonu oraz 2,1% części masowych spinelu glinowo-magnezowego powstającego w warunkach spiekania w wyniku reakcji wtórnej tlenku magnezu i części tlenku glinu.
Otrzymane kształtki mają gęstość 3,89 g/cm3, porowatość otwartą wynoszącą 0,03% masy tworzywa, twardość według Vickersa wynoszącą 14,2 GPa, wytrzymałość na zginanie 268 MPa, wytrzymałość na ściskanie 2230 MPa oraz dynamiczny moduł Younga 348 GPa.
P r z y k ł a d 2. Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych, obejmujący dodanie do osnowy korundowej tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu oraz dwuetapowe spiekanie kształtek
Do 94,9% części masowych osnowy korundowej zawierającej 99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej 0,6% części masowych tlenku magnezu i 4,5% części masowych dwutlenku cyrkonu, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% masowych upłynniacza - dispexu, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 pm, dodaje się 1,5% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu o gęstości nasypowej wynoszącej 1,20±0,5 g/cm3, z którego formuje się techniką prasowania osiowego kształtki w postaci bryły utworzonej przez graniastosłup prawidłowy o podstawie sześciokąta foremnego i kopułę, posiadających wspólną podstawę, przy czym wysokość kopuły jest trzykrotnie mniejsza od wysokości graniastosłupa, zaś powierzchnia ściany bocznej graniastosłupa wynosi 172,5 mm2. Następnie, kształtki te spieka się w komorze pieca gazowego o temperaturze z zakresu 1050-1100°C przez 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej z bezwładnością termiczną pieca, po czym ponownie spieka w temperaturze 1620-1650°C i ochładza do temperatury pokojowej z szybkością 1,5°C na minutę.
W wyniku realizacji niniejszego sposobu otrzymuje się kształtki z tworzywa korundowego, zawierające 94,9% części masowych tlenku glinu, 4,5% części masowych dwutlenku cyrkonu oraz 2,1% części masowych spinelu glinowo-magnezowego powstającego w warunkach spiekania w wyniku reakcji wtórnej tlenku magnezu i części tlenku glinu.
Otrzymane kształtki mają gęstość 3,91 g/cm3, porowatość otwartą wynoszącą 0,01% masy tworzywa, twardość według Vickersa wynoszącą 14,8 GPa, wytrzymałość na zginanie 330 MPa, wytrzymałość na ściskanie 2260 MPa oraz dynamiczny moduł Younga 380 GPa.
PL 235 199 B1
Dwuetapowe spiekanie tworzywa korundowego ma dodatni wpływ na jakość jego mikrostruktury, co wyraża się wzrostem wartości gęstości właściwej i dynamicznego modułu Younga.
P r z y k ł a d 3. Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzyw korundowego do budowy osłon balistycznych, obejmujący dodanie do osnowy korundowej tlenku magnezu i prekursora dwutlenku cyrkonu oraz jednoetapowe spiekanie kształtek
Do 94,9% części masowych osnowy korundowej zawierającej 99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej 0,6% części masowych tlenku magnezu i 4,5% części masowych krzemianu cyrkonu - prekursora dwutlenku cyrkonu, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% masowych upłynniacza- dispexu, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 pm, dodaje się 1,5% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu o gęstości nasypowej wynoszącej 1,20±0,5 g/cm3, z którego formuje się techniką prasowania osiowego kształtki w postaci bryły utworzonej przez graniastosłup prawidłowy o podstawie sześciokąta foremnego i płasko ściętą przy wierzchołku kopułę, posiadających wspólną podstawę, przy czym wysokość kopuły jest trzykrotnie mniejsza od wysokości graniastosłupa, zaś powierzchnia ściany bocznej graniastosłupa wynosi 184,0 mm2. Następnie, kształtki te spieka się w komorze pieca gazowego o temperaturze z zakresu 1620-1650°C przez 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością 2°C na minutę.
W wyniku realizacji niniejszego sposobu otrzymuje się kształtki z tworzywa korundowego, zawierające 91,2% części masowych tlenku glinu, 0,6% masowych tlenku magnezu, 3,0% części masowych dwutlenku cyrkonu oraz 5,2% części masowych mulitu powstałego w wyniku reakcji wtórnej tlenku glinu z dwutlenkiem krzemu - jednego z produktów reakcji termicznego rozkładu krzemianu cyrkonu, zachodzącej podczas spiekania tworzywa korundowego.
Otrzymane kształtki z tworzywa korundowego mają gęstość 3,87 g/cm3, porowatość otwartą wynoszącą 0,01% masy tworzywa, twardość według Vickersa 13,9 GPa, wytrzymałość na zginanie 277 MPa, wytrzymałość na ściskanie 2160 MPa oraz dynamiczny moduł Younga wynoszący 332 GPa. Uzyskana mniejsza gęstość tych kształtek w porównaniu z gęstością kształtek, otrzymanych w poprzednich przykładach realizacji wynalazku jest bardzo korzystna przy budowie osłon balistycznych, ponieważ zmniejsza masę osłon przy zachowaniu ich dobrych (zadowalających) parametrów wytrzymałościowych, zwłaszcza na udar balistyczny (zagrożenia balistyczne).
Claims (3)
1. Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych, polegający na dodaniu do osnowy korundowej tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu modyfikujących skład tworzywa i aktywujących jego spiekanie, a następnie wymieszaniu i zmieleniu wszystkich składników tworzywa w zawiesinie wodnej, dodaniu organicznego plastyfikatora i substancji poślizgowej, wysuszeniu niniejszej mieszaniny, uzyskania granulatu, uformowanie z niego kształtek i poddaniu ich spiekaniu, znamienny tym że do 88,0-98,0% części masowych osnowy korundowej, korzystnie do jej 94,3-98,0% części masowych, zawierającej 98,0-99,7% części masowych tlenku glinu, korzystnie 99,0-99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi co najmniej 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej od ponad 0,5% części masowych do 1,0% części masowych tlenku magnezu, korzystnie od ponad 0,5% części masowych do 0,7% części masowych oraz od ponad 4,0% części masowych dwutlenku cyrkonu do 11,0% części masowych jednoskośnego dwutlenku cyrkonu, korzystnie od ponad 4,0% części masowych do 5,0% części masowych, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% części masowych upłynniacza, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym, do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 pm, dodaje się 1,0-3,0% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się, korzystnie w su-
PL 235 199 B1 szarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu, z którego formuje się techniką prasowania osiowego albo izostatycznego kształtki, które spieka się w temperaturze z zakresu 1600-1650°C przez co najmniej 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością z zakresu 1-2°C na minutę.
2. Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych, polegający na dodaniu do osnowy korundowej tlenku magnezu i dwutlenku cyrkonu modyfikujących skład tworzywa i aktywujących jego spiekanie, a następnie wymieszaniu i zmieleniu wszystkich składników tworzywa w zawiesinie wodnej, dodaniu organicznego plastyfikatora i substancji poślizgowej, wysuszeniu niniejszej mieszaniny, w celu uzyskania granulatu, uformowanie z niego kształtek i poddaniu ich spiekaniu, znamienny tym, że do 88,0-98,0% części masowych osnowy korundowej, korzystnie do jej 94,3-98,0% części masowych, zawierającej 98,0-99,7% części masowych tlenku glinu, korzystnie 99,-99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi co najmniej 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej od ponad 0,5% części masowych do 1,0% części masowych tlenku magnezu, korzystnie od ponad 0,5% części masowych do 0,7% części masowych oraz od ponad 4,0% części masowych do 11,0% części masowych jednoskośnego dwutlenku cyrkonu, korzystnie od ponad 4,0% części masowych do 5,0% części masowych, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww. składników, po czym dodaje się 0,3% części masowych upłynniacza, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 μm, dodaje się 1,0-3,0% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się, korzystnie w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu, z którego formuje się techniką prasowania osiowego albo izostatycznego kształtki, które spieka się w temperaturze z zakresu 1000-1100°C przez 2 godziny, studzi z bezwładnością termiczną pieca, po czym ponownie spieka w temperaturze z zakresu 1600-1650°C przez co najmniej 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością z zakresu 1-2°C na minutę.
3. Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych, polegający na dodaniu do osnowy korundowej tlenku magnezu i prekursora dwutlenku cyrkonu modyfikujących skład tworzywa i aktywujących jego spiekanie, a następnie wymieszaniu i zmieleniu wszystkich składników tworzywa w zawiesinie wodnej, dodaniu organicznego plastyfikatora i substancji poślizgowej, wysuszeniu niniejszej mieszaniny, uzyskania granulatu, uformowanie: z niego kształtek i poddaniu ich spiekaniu, znamienny tym, że do 94,0-98% części masowych osnowy korundowej, korzystnie do jej 96,0-98,0% części masowych, zawierającej 98,0-99,7% części masowych tlenku glinu, korzystnie 99,0-99,7% części masowych tlenku glinu, którego odmiana krystaliczna alfa stanowi co najmniej 90,0% masy tlenku glinu dodaje się w zawiesinie wodnej od ponad 0,5% części masowych do1,0% części masowych tlenku magnezu, korzystnie od ponad 0,5% części masowych do 0,7% części masowych oraz od ponad 4,0% części masowych do 5,0% części masowych krzemianu cyrkonu - prekursora dwutlenku krzemu, gdzie woda stanowi 60% łącznej masy wszystkich ww, składników, po czym dodaje się 0,3% części masowych upłynniacza, miesza się wszystkie składniki i miele w młynie, korzystnie wibracyjnym do uzyskania uziarnienia zawiesiny, w której połowa populacji ziaren ma średnicę wynoszącą 1,5±0,3 μm, dodaje się 1,0-3,0% części masowych plastyfikatora organicznego wraz z substancją poślizgową, wszystkie składniki miesza się, a następnie ujednorodnioną mieszaninę suszy się, korzystnie w suszarni rozpyłowej w warunkach standardowych do uzyskania postaci granulatu, z którego formuje się techniką prasowania osiowego albo izostatycznego kształtki, które spieka się w temperaturze z zakresu 1600-1650°C przez co najmniej 2 godziny i ochładza do temperatury pokojowej, korzystnie z szybkością z zakresu 1-2°C na minutę.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL426926A PL235199B1 (pl) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL426926A PL235199B1 (pl) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL426926A1 PL426926A1 (pl) | 2019-01-02 |
| PL235199B1 true PL235199B1 (pl) | 2020-06-01 |
Family
ID=64899067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL426926A PL235199B1 (pl) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235199B1 (pl) |
-
2013
- 2013-03-21 PL PL426926A patent/PL235199B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL426926A1 (pl) | 2019-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Johari et al. | Effect of the change of firing temperature on microstructure and physical properties of clay bricks from Beruas (Malaysia) | |
| CN108367993B (zh) | 经烧结的耐火锆石复合材料，其制造方法和其用途 | |
| RU2013133756A (ru) | Обработка зольного уноса и изготовление изделий, содержащих составы на основе зольного уноса | |
| JP5943032B2 (ja) | 軽量断熱アルミナ・マグネシア質耐火物の製造方法 | |
| US9416055B2 (en) | Ceramic compositions comprising alumina | |
| JP5769313B2 (ja) | 低熱膨張断熱キャスタブル | |
| CN103058687A (zh) | 回转窑用中密度高铝砖及其制备方法 | |
| JP6221663B2 (ja) | ジルコニア粉末 | |
| Tamsu et al. | Effects of Na_2O//K_2O Ratio on the Deformation Behaviour of the Floor Tile Bodies | |
| JP5199151B2 (ja) | セラミックス焼成体及びその製造方法 | |
| PL235199B1 (pl) | Sposób wytwarzania kształtek z ceramicznego tworzywa korundowego do budowy osłon balistycznych | |
| Naga et al. | Mullite/β-spodumene composites: Preparation and characterization | |
| RU2486160C1 (ru) | Способ получения керамики на основе алюмомагнезиальной шпинели | |
| PL235143B1 (pl) | Ceramiczne tworzywo korundowe odporne balistycznie oraz sposób wytwarzania kształtek z tego tworzywa | |
| KR20210016589A (ko) | 내화 제품, 제품 제조를 위한 배치, 제품 제조 방법 및 제품의 용도 | |
| RU2739391C1 (ru) | Способ получения изделий из корундовой бронекерамики | |
| CN104944927A (zh) | 一种高强度陶瓷的制备方法 | |
| KR102053603B1 (ko) | 내화성 물품 및 이의 형성 방법 | |
| RU2488567C1 (ru) | Сырьевая смесь для керамических изделий | |
| CA2953035A1 (en) | Batch for manufacturing a refractory ceramic product, method for applying a gunning mass or casting mass onto a surface, method for manufacturing a refractory ceramic product, a refractory ceramic product, and the use of a batch | |
| KR102005481B1 (ko) | 발전소 가스터빈의 연소실 내부 라이닝의 조성물 및 그 제조방법 | |
| KR101409186B1 (ko) | 활석을 함유하는 경량도자기용 소지 조성물을 이용한 경량도자기의 제조방법 | |
| Vitor et al. | Study of densification by pressing and sintering of NaCl and KCl salts | |
| JPS60215567A (ja) | 陶磁器質焼結体の製造方法 | |
| RU2610603C2 (ru) | Керамическая масса на основе глины с добавлением осадка станций обезжелезивания |