×
20.03.2019
219.016.e71e

СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к производству изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности, в частности для изготовления крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий типа носовых диэлектрических конусов летательных аппаратов. Техническим результатом изобретения является сокращение длительности термообработки стеклокерамических изделий в высокотемпературных печах обжига и снижение брака. Способ термообработки стеклокерамических изделий включает сушку изделия при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 ч. После сушки осуществляют обжиг при температуре зародышеобразования 630-670°С с выдержкой в течение 5 ч в низкотемпературных печах. Затем осуществляют дополнительный обжиг при температуре 850-900°С в течение 1-5 часов. После чего изделия охлаждают до температур в пределах от комнатной до 250°С. Затем осуществляют подъем температуры со скоростью 100-500°С/час и осуществляют окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой в течение 4-7 ч в высокотемпературных печах. После чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к производству изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава и может быть использовано в керамической и авиационной промышленности, в частности для изготовления крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий типа носовых диэлектрических конусов летательных аппаратов.

Известен способ термообработки стеклокерамики (Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.), включающий последовательную термообработку заготовок сначала при температуре зародышеобразования, а затем при верхней температуре кристаллизации.

К недостаткам этого метода следует отнести то, что он рассчитан только на термообработку монолитных аморфных заготовок отформованных из стекла по стекольной технологии. При термообработке же заготовок, отформованных по керамической технологии из водных шликеров, приготовленных на основе аморфного стекла, появляется новая задача по спеканию отдельных тонкоизмельченных частиц, из которых состоит отформованная заготовка.

Известен способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала литийалюмосиликатного состава (Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких, радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. //Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., РХТУ им.Д.И.Менделеева, 2002, 430 с.), включающий следующие основные операции: сушка заготовки при температуре 120-250°С, с выдержкой в течение 1-2 часов; ступенчатый обжиг заготовки со скоростью подъема температуры в печи 20-60°С/час сначала при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой при этой температуре в течение 5 часов, а затем при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой при этой температуре в течение 4-7 часов, после чего осуществляют печь охлаждают до температуры 250-300°С.

К недостаткам этого способа относится длительность процесса термообработки заготовок полученных по керамической технологии. В результате чего при серийном производстве стеклокерамических изделий возникает необходимость увеличения парка высокотемпературных печей обжига (с рабочей температурой в пределах 1250°С).

Наиболее близким техническим решением является способ термообработки заготовок из стеклокерамического материала (Патент РФ №2266269, 20.12.2005, бюл. №35), включающий сушку заготовки при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 ч и обжиг при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой в течение 5 ч в низкотемпературных печах, охлаждение заготовки в пределах температур от комнатной до 250°С, окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой в течение 4-7 ч в высокотемпературных печах, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С.

К недостаткам этого способа относится то, что исходное литийалюмосиликатное стекло, используемое для производства стеклокерамики, обладает достаточно высоким коэффициентом теплового линейного расширения (КТЛР), который в интервале температур 20-900°С увеличивается с 36×10-7 К-1 до 48×10-7 К-1, что существенно ограничивает скорость подъема температуры при термообработке стеклокерамических изделий в высокотемпературных печах. В настоящее время максимальная скорость подъема температуры ограничена 60°С/час, что существенно увеличивает длительность процесса. Превышение указанной скорости подъема температуры приводит к существенному увеличению количества брака (растрескивание крупногабаритных сложнопрофильных изделий), который тем больше, чем толще стенка обжигаемого изделия. Кроме того, стеклокерамические изделия после обжига при температуре зародышеобразования (630-670°С) обладают низкой прочностью (прочность при изгибе составляет 5-7 МПа), что зачастую приводит к образованию дефектов на изделиях при их извлечении из низкотемпературных печей и установке в высокотемпературные печи, следствием чего является разрушение изделий, часто обнаруживаемое только после окончательного обжига.

Задачей настоящего изобретения является сокращение длительности термообработки стеклокерамических изделий в высокотемпературных печах обжига и снижение брака.

Поставленная задача достигается тем, что предложен способ термообработки стеклокерамических изделий, включающий сушку изделия при температуре 120-250°С, с выдержкой в течение 1-2 ч и обжиг при температуре зародышеобразования 630-670°С, с выдержкой в течение 5 ч в низкотемпературных печах, охлаждение изделия в пределах температур от комнатной до 250°С, окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С, с выдержкой в течение 4-7 ч в высокотемпературных печах, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С, отличающийся тем, что перед охлаждением изделия осуществляют дополнительный обжиг при температуре 850-900°С в течение 1-5 часов, а подъем температуры при окончательном обжиге проводят со скоростью 100-500°С/час.

Авторами экспериментально установлено, что при дополнительном обжиге при температуре 850-900°С в течение 1-5 часов исходное литийалюмосиликатное стекло приобретает кристаллическую структуру β-эвкриптита. Эта кристаллическая фаза характеризуется минимальными значениями КТЛР (в 10-30 меньшими, чем у исходного литийалюмосиликатного стекла). Низкие значения КТЛР позволяют вести окончательный обжиг в высокотемпературных печах с большой скоростью подъема температуры, что существенно снижает длительность термообработки. При этом значительно снижается брак при обжиге изделий.

Экспериментально установлено, что только проведение обжига при температурах 850-900°С в течение 1-5 часов обеспечивает минимальные значения КТЛР (см. таблицу 1). Как следует из данных таблицы 1 снижение температуры обжига и времени выдержки на ней ниже указанных значений не обеспечивает необходимые значения КТЛР, а дальнейшее увеличение этих параметров нецелесообразно. Кроме того, дополнительный обжиг позволяет существенно повысить прочность изделий обожженных в низкотемпературных печах (предел прочности при изгибе таких изделий составляет 70-85 МПа). В результате значительно сокращается количество брака изделий, вызванного их разрушением при извлечении из низкотемпературной печи и перемещении их в высокотемпературную печь.

Кроме того, установлено, что увеличение скорости подъема температуры в высокотемпературных печах от комнатной температуры до температуры кристаллизации и спекания вплоть до 500°С/час не приводит к возникновению разрушающих напряжений в заготовках, а уменьшение скорости подъема температуры ниже значений 100°С/час не приводит к существенному сокращению длительности режима термообработки.

В таблице 2 представлены данные по изделиям, обожженным по способу предложенному в аналоге, прототипе и по предложенному техническому решению.

Анализируя данные, представленные в таблице 2, можно заключить, что применение предложенного способа позволяет сократить продолжительность термообработки крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий в высокотемпературных печах обжига практически в 2 раза, при этом качество данных изделий остается на высоком уровне.

Источники информации

1. Макмиллан П.У. Стеклокерамика. - М.: Мир, 1967. - 263 с.

2. Суздальцев Е.И. Синтез высокотермостойких радиопрозрачных стеклокерамических материалов и разработка технологии изготовления на их основе обтекателей летательных аппаратов. // Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002, 430 с.

3. Патент РФ №2266269, 20.12.2005, бюл. №35.

Таблица 1
№ образца Температура обжига, °С Время выдержки, час Прочность при изгибе, МПа Коэффициент теплового линейного расширения, α×10-7, K-1, при температуре:
20°С 900°С
0 (прототип) 650 5 6 36 48
1 800 1 74 29 35
2 800 3 77 24 30
3 800 5 68 20 26
4 850 1 79 4 11
5 850 3 80 2 8
6 850 5 81 1 7
7 900 1 82 1 4
8 900 3 81 1 3
9 900 5 83 0 3

Таблица 2
Режим обжига Скорость подъема температуры, °С/час Продолжительность режима термообработки в высокотемпературной печи, час Плотность, г/см3 Диэлектр. прониц. Прочность при изгибе, МПа
1 По аналогу 60 64 2,50 7,09 117
2 По прототипу 60 57 2,49 7,03 120
3 По предложенному решению 100 51 2,49 7,05 119
4 300 42 2,50 7,02 122
5 500 38 2,49 7,02 118

Способ термообработки стеклокерамических изделий, включающий сушку изделия при температуре 120-250°С с выдержкой в течение 1-2 ч и обжиг при температуре зародышеобразования 630-670°С с выдержкой в течение 5 ч в низкотемпературных печах, охлаждение изделия до температур в пределах от комнатной до 250°С, окончательный обжиг при верхней температуре кристаллизации и спекания 1230-1250°С с выдержкой в течение 4-7 ч в высокотемпературных печах, после чего осуществляют охлаждение печи до температуры 250-300°С, отличающийся тем, что перед охлаждением изделия осуществляют дополнительный обжиг при температуре 850-900°С в течение 1-5 ч, а подъем температуры при окончательном обжиге проводят со скоростью 100-500°С/ч.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 49 items.
20.02.2019
№219.016.bca3

Слоистая обшивка

Изобретение относится к машиностроению и касается создания конструкций из композитных материалов высокоточных изделий космического и наземного назначения, например конических головных обтекателей ракет-носителей, переходных отсеков, кольцевых платформ. Слоистая обшивка выполнена из слоев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002265520
Дата охранного документа: 10.12.2005
20.02.2019
№219.016.bcbf

Способ изготовления толстостенных слоистых изделий из полимерных композиционных материалов

Изобретение предназначено для формирования толстостенных изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и может быть использовано для формирования конструкций панельного типа, например панелей крыла, строительных и других панелей. Техническим результатом данного изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286253
Дата охранного документа: 27.10.2006
20.02.2019
№219.016.bffc

Способ изготовления изделий из корундовой керамики

Изобретение относится к способу получения алюмооксидной керамики с повышенной прочностью, твердостью, предназначенной для длительной эксплуатации в условиях механических напряжений, истирающих нагрузок, воздействия агрессивных сред. Техническим результатом изобретения является повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379257
Дата охранного документа: 20.01.2010
20.02.2019
№219.016.c084

Слоистый профиль

Изобретение может быть использовано при производстве стержневых и подкрепляющих элементов для высокоточных изделий космического и наземного применения. Слоистый профиль, содержащий выполненные из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, внутренний и наружный слои и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002305216
Дата охранного документа: 27.08.2007
20.02.2019
№219.016.c350

Способ изготовления звукопоглощающей конструкции

Изобретение относится к авиационной промышленности и касается способа изготовления звукопоглощающей конструкции. Очищают и обезжиривают поверхности каждого слоя конструкции, подлежащие склеиванию. Наносят на оба торца двух сотовых панелей, имеющих множество торцевых ячеек, клей. Последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002435669
Дата охранного документа: 10.12.2011
01.03.2019
№219.016.cb6f

Способ нанесения покрытий на крупногабаритные сложнопрофильные изделия с использованием многокомпонентного раствора жидких пленок и устройство для его осуществления

Изобретение относится к технике нанесения покрытий с использованием многокомпонентного раствора жидких пленок, а именно к способам и устройствам при модификации поверхности изделий из органического стекла. Изобретение может быть использовано в любой области машиностроения, в частности для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393026
Дата охранного документа: 27.06.2010
01.03.2019
№219.016.cbdc

Формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров

Изобретение относится к области формования. Формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров содержит влагопоглощающую матрицу, перфорированный корпус, формующую модель, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002387537
Дата охранного документа: 27.04.2010
01.03.2019
№219.016.cd4a

Широкополосный обтекатель

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Задачей изобретения является снижение искажений, вносимых обтекателем, в поле падающей волны в рабочем диапазоне частот. В широкополосном обтекателе, содержащем стенку из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364998
Дата охранного документа: 20.08.2009
08.03.2019
№219.016.d487

Электропечь для обжига керамических изделий

Изобретение относится к электропечам периодического действия для обжига керамических изделий. Технический результат - повышение производительности печи и повышение качества обжигаемых изделий. Электропечь содержит вертикальную футерованную нагревательную камеру, вдоль боковых стен которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002259528
Дата охранного документа: 27.08.2005
08.03.2019
№219.016.d4c8

Композиционный материал на основе диоксида кремния

Изобретение относится к авиационной и машиностроительной промышленности и может быть использовано при создании деталей из конструкционных материалов, в частности антенных обтекателей ракет, работающих кратковременно при температуре до 900°С без изменения радиотехнических характеристик....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318776
Дата охранного документа: 10.03.2008
Showing 1-10 of 162 items.
27.01.2013
№216.012.2140

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления антенного обтекателя из пористой керамики....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474013
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24d6

Антенный обтекатель

Заявленное изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики. Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение радиотехнических характеристик керамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474932
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.09.2013
№216.012.70b5

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494504
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.11.2013
№216.012.8649

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500055
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.89f8

Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных керамических и стеклообразных материалов с учетом их прозрачности. Способ включает нестационарный нагрев поверхности образца в виде пластины радиационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501002
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.a959

Способ получения кварцевой керамики с повышенной излучательной способностью

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков. Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и повышение прочности и коэффициента черноты изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509068
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.b8f0

Способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцевой керамики методом водного шликерного литья в пористые формы. Предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла путем его помола в шаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513072
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.ba2d

Способ изготовления антенного обтекателя из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения типа керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления и снижение температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513389
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bb91

Способ получения кварцевой керамики с пониженной температурой обжига

Изобретение относится к технологии получения кварцевой керамики с пониженной температурой обжига и может найти широкое применение для массового производства керамических изделий различного назначения. Предложенный способ включает приготовление водного шликера кварцевого стекла, введение в него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513745
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c33a

Способ изготовления изделий из кварцевой керамики

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения из кварцевой керамики. Технический результат изобретения - повышение прочности и снижение пористости изделий из кварцевой керамики при сохранении других характеристик на высоком уровне. Предложен способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515737
Дата охранного документа: 20.05.2014
+ добавить свой РИД