10.12.2015
216.013.98a2

КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ С НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ СПЕКАНИЯ НА ОСНОВЕ КУБИЧЕСКОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе кубического диоксида циркония и может быть использовано в качестве износостойких изделий, а также в качестве твёрдого электролита. Керамический материал на основе кубического диоксида циркония, стабилизированного 8 мол.% оксида иттрия, содержит добавку силиката натрия в количестве 2-5 мас.%. Технический результат изобретения - получение материала повышенной прочности, спекающегося до плотного состояния при низкой температуре 1130-1150°C. Полученный материал характеризуется однородной структурой с открытой пористостью менее 1%, размером кристаллов 80-120 нм и высокими механическими характеристиками: прочностью при изгибе не менее 300 МПа и трещиностойкостью не менее 6,0 МПа∗м. 1 пр., 1 табл.
Основные результаты: Керамический материал с низкой температурой спекания на основе кубического диоксида циркония c содержанием оксида иттрия 8 мол.% дополнительно содержит добавку силиката натрия при следующих соотношениях компонентов в материале, мас.%:кубический диоксид циркония - 95-98 и силикат натрия в количестве 2-5, полученный материал характеризуется прочностью при изгибе не менее 300 МПа, трещиностойкостью не менее 6,0 МПа*м, равномерной однородной структурой с размером кристаллов 80-120 нм и открытой пористостью менее 1%.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе диоксида циркония. Плотные прочные керамические материалы на основе кубического диоксида циркония обладают высокой термостойкостью, что позволяет их использовать в качестве износостойких изделий, режущего инструмента, керамических подшипников. Кроме того, материалы на основе кубического диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, находят широкое применение в качестве твердого электролита вследствие хорошей ионной проводимости по кислороду.

Известен керамический материал на основе кубического диоксида циркония, стабилизированного 8 мол.% оксида иттрия (8Y-FSZ) [М. Gaudon, E. Djurado, and N.М. Menzler, "Morphology and Sintering Behavior of Yttria Stabilized Zirconia (8-YSZ) Powders Synthesized by Spray Pyrolysis," Ceram. Int., 30 [8] 2295-303 (2004)]. Материал характеризуется нанокристаллической структурой с размером кристаллов 50-200 нм и относительной плотностью 97%. Недостатком данного материала является высокая температура спекания 1400°C и использование дорогостоящего оборудования для получения порошков для синтеза керамики на основе диоксида циркония.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту является керамический материал 8-YSZ [Abhijit G., Ashok K., Suri, Boddapati Т., Rao and Tallapragada R., Ramamohan Low-Temperature Sintering and Mechanical Property Evaluation of Nanocrystalline 8 moл.% Yttria Fully Stabilized Zirconia] с температурой спекания 1150-1400°C. Низкая температура спекания является следствием использования нанодисперсных порошков с размером около 22 нм, получаемых методом химического осаждения. Недостатком данного материала является его низкая трещиностойкость 5,3 МПа∗м1/2, что является следствием неоднородной микроструктуры (размеры кристаллов 150-220 нм) и достаточно низкой относительной плотности - около 95%.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании плотного материала на основе кубического диоксида циркония с низкой температурой спекания.

Техническим результатом изобретения является получение плотной керамики (открытая пористость менее 1%) на основе кубического диоксида циркония с низкой температурой спекания, характеризующиеся повышенными механическими свойствами: прочность при изгибе не менее 300 МПа и трещиностойкость не менее 6,0 МПа∗м½.

Технический результат достигается тем, что керамический материал с низкой температурой спекания на основе кубического диоксида циркония (содержание оксида иттрия 8 мол. %) дополнительно содержит добавку при следующих соотношениях компонентов в материале, масс. %: кубический диоксид циркония - 95-98 и силикат натрия в количестве 2-5 масс., полученный материал характеризуется прочностью при изгибе не менее 300 МПа, трещиностойкостью не менее 6,0 МПа∗м1/2, равномерной однородной структурой с размером кристаллов 80-120 нм и открытой пористостью менее 1%.

Керамический материал указанного состава неизвестен.

При спекании добавка (силикат натрия, температура плавления около 1070-1120°C) образует низкотемпературный расплав, что способствует спеканию композиционного материала по жидкофазному механизму. В результате спекание до плотного состояния (открытой пористостью менее 1%) становится возможным при низких температурах 1130-1150°C, что позволяет получить высокие механические свойства (прочность при изгибе более 300 МПа, трещиностойкость не менее 6 МПа∗м1/2). При температурах спекания более 1150°C происходит рост кристаллов, что приводит к снижению прочности. При температурах ниже 1130°C падение прочности происходит вследствие увеличения пористости. При использовании добавки менее 2 масс. % материал имеет высокую открытую пористость, что приводит к снижению прочности материала. При использовании добавки более 5 масс. % в материале при спекании образуется большое количество жидкой фазы, которая после охлаждения застывает в виде аморфной непрочной стеклофазы, что приводит к снижению прочности и трещиностойкости керамики.

Пример. Керамику получали из нанодисперсных порошков с удельной поверхностью более 100 м2/г. Высокодисперсные порошки синтезировали методом осаждения раствора оксихлорида циркония с добавлением органического растворимого полимера. Стабилизирующую добавку вводили в виде растворимой соли хлорида иттрия из расчета получения 8 мол. % по отношению к синтезируемому диоксиду циркония. Прокаливали порошки при температуре 600°C до полного удаления побочных продуктов синтеза. Затем в порошки вводили силикат натрия в количестве 5 масс. %. После прессования порошков полученные образцы спекали при температуре 1150°C. В результате получали керамический материал, состоящий из 100% кубической фазы. Материал характеризовался однородной мелкокристаллической структурой с размером кристаллов 80-120 нм, открытой пористостью менее 1,0%, прочностью при изгибе 300 МПа и трещиностойкостью 6,0 МПа∗м1/2.

Были изготовлены образцы керамики, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом.

Полученные результаты сведены в таблицу.

Керамический материал с низкой температурой спекания на основе кубического диоксида циркония c содержанием оксида иттрия 8 мол.% дополнительно содержит добавку силиката натрия при следующих соотношениях компонентов в материале, мас.%:кубический диоксид циркония - 95-98 и силикат натрия в количестве 2-5, полученный материал характеризуется прочностью при изгибе не менее 300 МПа, трещиностойкостью не менее 6,0 МПа*м, равномерной однородной структурой с размером кристаллов 80-120 нм и открытой пористостью менее 1%.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 103.
20.02.2013
№216.012.26d5

Способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью

Разработан способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью, для использования в реконструктивно-пластической хирургии и стоматологии при замещении костных дефектов. Способ включает синтез цинк-, медь-, железо- или сереброзамещенного гидроксиапатита из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475461
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.05.2013
№216.012.3f9f

Способ изготовления пористых керамических изделий из β-трикальцийфосфата для медицинского применения

Изобретение относится к получению пористых β-трикальцийфосфатных керамических изделий, предназначенных для применения в качестве костных имплантатов. Заявленный способ изготовления заключается в проведении следующих стадий: предварительная термообработка гипсовых заготовок в течение 2,0-2,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481857
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.09.2013
№216.012.6f09

Способ упрочнения пористой кальцийфосфатной керамики

Изобретение относится к композиционным материалам на основе кальцийфосфатной керамики с улучшенными прочностными характеристиками и может быть использовано для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494076
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014
Показаны записи 1-10 из 84.
20.02.2013
№216.012.26d5

Способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью

Разработан способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью, для использования в реконструктивно-пластической хирургии и стоматологии при замещении костных дефектов. Способ включает синтез цинк-, медь-, железо- или сереброзамещенного гидроксиапатита из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475461
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.05.2013
№216.012.3f9f

Способ изготовления пористых керамических изделий из β-трикальцийфосфата для медицинского применения

Изобретение относится к получению пористых β-трикальцийфосфатных керамических изделий, предназначенных для применения в качестве костных имплантатов. Заявленный способ изготовления заключается в проведении следующих стадий: предварительная термообработка гипсовых заготовок в течение 2,0-2,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481857
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.09.2013
№216.012.6f09

Способ упрочнения пористой кальцийфосфатной керамики

Изобретение относится к композиционным материалам на основе кальцийфосфатной керамики с улучшенными прочностными характеристиками и может быть использовано для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494076
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014

Похожие РИД в системе