ОГНЕУПОРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТ КОНСТРУКЦИИ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ УКАЗАННЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

2
2
2
3
2
1. Огнеупорный керамический материал, характеризующийся микроструктурой композиционного материала, температурой солидуса в диапазоне значений 2500°С÷2800°С, степенью уплотнения более чем 85% и включающий гранулы диоксида гафния HfO, имеющего моноклинную структуру (1), гранулы диоксида гафния HfO, имеющего кубическую структуру (2), стабилизированную оксидом иттрия YO, который присутствует в количестве 0,5÷8 мол.% от общего количества молей диоксида гафния HfO, закрытые поры (3) и не соединенные между собой открытые поры.
2. Материал по п.1, в котором открытые поры составляют менее 3%, предпочтительно менее 1% и еще более предпочтительно примерно 0,5% от общего объема керамического материала.
2
2
3
2
3. Материал по п.1, в котором диоксид гафния HfO, имеющий кубическую структуру (2), является стабилизированным посредством оксида иттрия YO, содержащегося в количестве 3÷8 мол. %, а диоксид гафния HfO, имеющий моноклинную структуру, содержит включения (4), каждое из которых имеет по меньшей мере одну закрытую пору (3).
2
2
3
4. Материал по п.3, в котором диоксид гафния HfO, имеющий кубическую структуру, является стабилизированным посредством оксида иттрия YO, содержащегося в количестве 3÷5 мол. %.
5. Материал по п.3, в котором закрытые поры имеют средний размер 3 мкм.
2
6. Материал по п.3, в котором гранулы диоксида гафния HfO, имеющего моноклинную структуру, составляют 37÷61 об.% от общего объема керамического материала.
2
2
3
7. Материал по п.1, в котором гранулы диоксида гафния HfO, имеющего кубическую структуру, являются стабилизированными посредством оксида иттрия YO, содержащегося в количестве от 0,7-1,5 мол. %.
8. Материал по п.7, который имеет степень уплотнения в интервале 96÷97%.
2
2
3
9. Материал по п.7, в котором диоксид гафния HfO, имеющий кубическую структуру, является стабилизированным посредством оксида иттрия YO, содержащегося в количестве 1 мол.%.
2
10. Материал по п.9, в котором гранулы диоксида гафния HfO, имеющего кубическую структуру, составляют 10% от общего объема керамического материала.
11. Материал по п.9, который имеет температуру солидуса в значении примерно 2800°.
2
12. Материал по любому из пп.9-11, в котором гранулы диоксида гафния HfO, имеющего кубическую структуру, являются однородно распределенными в объеме керамического материала.
2
2
3
13. Способ получения огнеупорного керамического материала по любому из пп.1-12 порошковой металлургией, включающий получение сухой смеси порошков диоксида гафния HfO и оксида иттрия YO, где каждый из указанных оксидов смешивают в таких молярных соотношениях, в которых они находятся в указанном керамическом материале, гранулирование указанной сухой смеси посредством скатывания при перемешивании с получением гранулированной смеси, где гранулирование осуществляют посредством распыления в сухую смесь водного раствора, содержащего поливиниловый спирт (ПВС) с молярной массой от 50000÷90000 г/моль в количестве примерно 5 мас.% от общей массы указанной сухой смеси и полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молярной массой 180÷420 г/моль в количестве 5 мас.% от общей массы указанной сухой смеси, высушивание гранулированной смеси с последующим заполнением указанной гранулированной смесью формы, одноосное прессование гранулированной смеси с получением прессованной смеси, где прессование осуществляют посредством воздействия на смесь давления, стабилизированного на уровне 20÷50 МПа, предпочтительно равным 30 МПа, и спекание прессованной смеси с получением огнеупорного керамического материала.
14. Способ по п.13, в котором для гранулирования сухой смеси используют водный раствор, содержащий поливиниловый спирт (ПВС) с молярной массой от 50000÷90000 г/моль в количестве 5 мас.% от общей массы указанной сухой смеси, и полиэтиленгликоль (ПЭГ 300) с молярной массой 180÷420 г/моль в количестве 5 мас.% от общей массы указанной сухой смеси.
15. Способ по п.13, в котором при получении сухой смеси порошков и/или при гранулировании сухой смеси, для смешивания указанных порошков и/или указанной сухой смеси используют смеситель для керамических порошков.
16. Способ по п.13, в котором высушивание гранулированной смеси осуществляют путем нагревания указанной смеси до температуры в диапазоне 40÷60°С, предпочтительно равной 50°С.
17. Способ по п.13, в котором после высушивания гранулированной смеси, перед ее прессованием, из указанной смеси удаляют гранулы, размер которых составляет 60÷250 мкм, посредством просеивания смеси.
18. Способ по п.13, в котором прессование гранулированной смеси осуществляют сначала повышением давления с по меньшей мере одним значением скорости, находящимся в диапазоне 0,1÷1 МПа/с и предпочтительно равным 0,1 МПа/с, с достижением стабильного уровня давления, находящегося в интервале значений 20÷50 МПа, и предпочтительно равным 30 МПа, затем поддержанием указанного стабильного уровня давления в течение интервала времени 60÷180 с и предпочтительно равным 120 с, после чего уменьшением давления от достигнутого стабильного уровня до атмосферного давления со скоростью 0,1÷1 МПа/с и предпочтительно равным 0,1 МПа/с.
19. Способ по п.13, в котором спекание прессованной смеси осуществляют посредством нагревания указанной прессованной смеси до температуры 1550÷1650°С и предпочтительно до температуры, равной 1600°С, в течение интервала времени 30÷90 мин и предпочтительно равной 60 мин.
20. Способ по любому из пп.13-19, в котором после спекания прессованной смеси дополнительно осуществляют механическую обработку полученного в ходе спекания огнеупорного керамического материала.
21. Элемент конструкции, включающий огнеупорный керамический материал по любому из пп.1-12.