Практична 2 ЕЕЕ-20001Б (з) Скудря М.О

Завдання 3

Виконав: Студент 5 курсу ЕЕЕ-20001б(з) Скудря Микита

Корисна модель належить до області порошкової металургії, а саме виготовлення тугоплавких матеріалів з нітриду кремнію, і може бути використана для з'єднання та ремонту керамічних елементів трубопроводів з нітриду кремнію, що застосовуються при розливці та дозуванні кольорових металів.

Впромисловості для з'єднання спечених виробів із нітриду кремнію найчастіше застосовують способи, що полягають в приготуванні вогнетривкої маси, яка складається з суміші порошку нітриду кремнію з оксидами металу і зв'язуючим. Потім масу наносять на поверхню виробів до утворення суцільної клейової плівки і з'єднують під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів.

Відомий спосіб з'єднання виробів з нітриду кремнію, що полягає в приготуванні маси, яка складається з суміші нітриду кремнію, оксиду магнію та алюмохромфосфатного зв'язуючого. Підготовлену масу наносять на поверхню виробів з нітриду кремнію до утворення суцільної клейової плівки і з'єднують під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів при температурі 1173 K (АC СРСР № 655691, опубл. 5.04.1979, Бюл № 13. МПК С04В 35/58). Використання цієї маси не забезпечує достатньої міцності з'єднання виробів з нітриду кремнію.

Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб з'єднання виробів з нітриду кремнію, що полягає в приготуванні маси, яка складається з суміші нітриду кремнію, оксидів магнію та цирконію та алюмохромфосфатного зв'язуючого. Підготовлену масу наносять на поверхню виробів з нітриду кремнію до утворення суцільної клейової плівки і з'єднують під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів при температурі 1173 K (АС СРСР № 1092147, опубл. 15.05.1984, Бюл № 18. МПК С04В 35/58). Використання цієї маси не забезпечує достатньої міцності з'єднання виробів з нітриду кремнію.

Воснову корисної моделі поставлена задача створення способу з'єднання виробів з нітриду кремнію, який забезпечує високу міцність з'єднання виробів.

Поставлена задача вирішується тим, що cпосіб з'єднання виробів з нітриду кремнію, що включає приготування маси, яка складається з суміші порошків нітриду кремнію, оксидів металу та алюмохромфосфатного зв'язуючого, нанесення маси на поверхню виробів до утворення суцільної клейової плівки і з'єднання виробів під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів, згідно з корисною моделлю, перед приготуванням маси порошок нітриду кремнію піддають відпалу в середовищі водню в інтервалі температур 1173-1273 K.

Сукупність ознак, корисної моделі полягає в тому, що в процесі формування клейової плівки між поверхнями виробів, що з'єднуються, приймає участь не вся поверхня порошку нітриду кремнію. Окремі ділянки поверхні порошку пасивовані атомами хемосорбованих домішок, що призводить до зниження адгезійних зв'язків між поверхнями виробів з нітриду кремнію і, як наслідок, до зниження міцності з'єднання виробів. Попередній відпал порошку нітриду кремнію в середовищі водню в інтервалі температур 1173-1273 K забезпечує глибоке очищення порошку від усіх домішкових елементів і сполук неметалевого характеру - адсорбованих кисню, вуглецю, сірки, фосфору, та інших включень, що призводить до утворення міцних адгезійних зв'язків між поверхнями виробів і, як наслідок, до підвищення міцності з'єднання виробів.

Приклади конкретного виконання способу.

Приклад 1. Порошок нітриду кремнію попередньо відпалювали в середовищі водню в інтервалі температур 1173-1273 K протягом одної години. Потім готували вогнетривку масу змішуючи порошки нітриду кремнію, оксиду магнію, оксиду цирконію та алюмохромфосфатне зв'язуюче в такому співвідношенні, мас. %: Si3N4 - 74, ZrO2 - 5, MgO - 1, АХФС - 20. Після цього масу наносили на поверхню виробів до утворення суцільної клейової плівки і з'єднували під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів. Термічну обробку отриманих виробів проводили в печі при нагріванні від 297 до 1173 K з швидкістю 0,5 град./хв. При 1173 K робили витримку протягом одної години.

Приклад 2. Порошок нітриду кремнію, попередньо відпалювали в середовищі водню в інтервалі температур 1173-1273 K протягом одної години. Потім готували вогнетривку масу змішуючи порошки нітриду кремнію, оксиду магнію, оксиду цирконію та алюмохромфосфатне зв'язуюче в такому співвідношенні, мас. %: Si3N4 - 52, ZrO2 - 15, MgO - 3, АХФС-30. Після цього масу наносили на поверхню виробів до утворення суцільної клейової плівки і з'єднували під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів. Термічну обробку отриманих виробів проводили в печі при нагріванні від 297 до 1173 K з швидкістю 0,5 град./хв. При 1173 K робили витримку протягом одної години.

Приклад 3. Порошок нітриду кремнію попередньо відпалювали в середовищі водню в інтервалі температур 1173-1273 K протягом одної години. Потім готували вогнетривку масу змішуючи порошки нітриду кремнію, оксиду магнію, оксиду цирконію та алюмохромфосфатне зв'язуюче в такому співвідношенні, мас. %: Si3N4 - 40, ZrO2 - 20, MgO - 5, АХФС-35. Після цього масу наносили на поверхню виробів до утворення суцільної клейової плівки і з'єднували під тиском з наступною термічною обробкою отриманих виробів. Термічну обробку отриманих виробів проводили в печі при нагріванні від 297 до 1173 K з швидкістю 0,5 град./хв. При 1173 K робили витримку протягом одної години.

Втаблиці наведені результати дослідження міцності з'єднання виробів з нітриду кремнію, виготовлених способом, що запропонований, в порівнянні з міцністю з'єднання виробів відомим способом. Зразки поміщали в випробувальну машину так, щоб розтягуюче зусилля діяло по вертикальній осі зразка і вимірювали навантаження, при якому відбувається відрив з'єднаних виробів.

Як видно з таблиці, матеріал, з'єднаний способом, що запропонований, має більший опір відриву, ніж матеріал, з'єднаний відомим способом.

Спосіб з'єднання виробів з нітриду кремнію, що запропонований, може бути використаний в металургії для з'єднання та ремонту спечених елементів трубопроводів з нітриду кремнію, що застосовуються при розливці та дозуванні кольорових металів.