Армированный нитевидными кристаллами керамическийматериал, содержащий оксинитрид алюминия, и способ его получения - RU2006141352A
Код документа: RU2006141352A
Реферат
1. Керамический материал, включающий:
матрицу, содержащую оксинитрид алюминия;
нитевидные кристаллы, распределенные по всему объему матрицы, причем
оксинитрид алюминия составляет приблизительно от 60 до 98 об.% керамического материала, и нитевидные кристаллы составляют приблизительно от 2 до 40 об.% керамического материала.
2. Керамический материал по п.1, в котором оксинитрид алюминия составляет приблизительно от 65 до 85 об.% керамического материала, а нитевидные кристаллы составляют приблизительно от 15 до 35 об.% керамического материала.
3. Керамический материал по п.1, в котором источником оксинитрида алюминия является порошок оксинитрида алюминия, содержащий менее или равное приблизительно 0,1 мас.% количество оксинитрида алюминия.
4. Керамический материал по п.3, в котором порошок оксинитрида алюминия, содержит менее или равное приблизительно 0,1 мас.% количество оксинитрида алюминия.
5. Керамический материал по п.1, в котором нитевидные кристаллы представляют собой нитевидные кристаллы из карбида кремния, при этом число твердости по Виккерсу (VHN), определяемое согласно ASTM Е384-99el, составляет по меньшей мере около 15,00, а вязкость при разрушении (КIC) по Эвансу и Чарльзу составляет по меньшей мере около 5,0 МПа·м1/2.
6. Керамический материал по п.1, в котором керамический материал представляет собой режущую вставку, имеющую переднюю поверхность и боковую поверхность, при этом передняя поверхность и боковая поверхность пересекаются, образуя режущую кромку.
7. Керамический материал, включающий:
матрицу, содержащую оксинитрид алюминия и керамическую добавку, отличную от оксинитрида алюминия;
нитевидные кристаллы, распределенные по всему объему матрицы, причем
оксинитрид алюминия составляет приблизительно от 30 до 70 об.% керамического материала;
керамическая добавка составляет приблизительно от 10 до 40 об.% керамического материала; и
нитевидные кристаллы, составляют приблизительно от 2 до 40 об.% керамического материала.
8. Керамический материал по п.7, в котором оксинитрид алюминия присутствует в количестве, составляющем приблизительно от 35 до 55 об.% керамического материала, керамическая добавка присутствует в количестве, составляющем приблизительно от 15 до 30 об.% керамического материала, а нитевидные кристаллы присутствуют в количестве, составляющем приблизительно от 15 до 35 об.% керамического материала.
9. Керамический материал по п.7, в котором источником оксинитрида алюминия является порошок оксинитрида алюминия, содержащий менее или равное приблизительно 0,1% мас. количество оксинитрида алюминия.
10. Керамический материал по п.7, в котором нитевидные кристаллы представляют собой нитевидные кристаллы из карбида кремния, а керамическая добавка представляет собой карбонитрид титана, при этом число твердости по Виккерсу (VHN), определяемое согласно ASTM Е384-99el, составляет по меньшей мере около 17,00, а вязкость при разрушении (КIC) по Эвансу и Чарльзу составляет по меньшей мере около 5,0 МПа·м1/2.
11. Керамический материал по п.7, в котором керамический материал представляет собой режущую вставку, имеющую переднюю поверхность и боковую поверхность, при этом передняя поверхность и боковая поверхность пересекаются, образуя режущую кромку.
12. Керамический материал по п.7, в котором керамическая добавка представляет собой один или более из следующих материалов, взятых по отдельности или в твердом растворе друг с другом или с другими компонентами: карбонитрид титана, карбонитрид гафния, карбонитрид циркония, диборид титана, диборид циркония, диборид гафния и карбид бора.
13. Керамический материал, включающий:
матрицу, содержащую оксинитрид алюминия и глинозем, и керамическую добавку, отличную от оксинитрида алюминия и глинозема;
нитевидные кристаллы, распределенные по всему объему матрицы, причем
оксинитрид алюминия составляет приблизительно от 10 до 5 об.% керамического материала;
глинозем составляет приблизительно от 25 до 40 об.% керамического материала;
керамическая добавка составляет приблизительно от 15 до 35 об.% керамического материала; и
нитевидные кристаллы составляют приблизительно от 2 до 40 об.% керамического материала.
14. Керамический материал по п.13, в котором керамическая добавка представляет собой один или более из следующих материалов, взятых по отдельности или в твердом растворе друг с другом или с другими компонентами: карбонитрид титана, карбонитрид гафния, карбонитрид циркония, диборид титана, диборид циркония, диборид гафния и карбид бора.
15. Керамический материал по п.13, в котором источником оксинитрида алюминия является порошок оксинитрида алюминия, содержащий менее или равное приблизительно 0,1% мас. количество оксинитрида алюминия.
16. Керамический материал по п.13, в котором нитевидные кристаллы представляют собой нитевидные кристаллы из карбида кремния, а керамическая добавка представляет собой карбонитрид титана, при этом число твердости по Виккерсу (VHN), определяемое согласно ASTM Е384-99el, составляет по меньшей мере около 18,00, а вязкость при разрушении (КIC) по Эвансу и Чарльзу составляет по меньшей мере около 5,0 МПа·м1/2.
17. Керамический материал по п.13, в котором керамический материал представляет собой режущую вставку, имеющую переднюю поверхность и боковую поверхность, при этом передняя поверхность и боковая поверхность пересекаются, образуя режущую кромку.
18. Керамический материал, включающий:
матрицу, содержащую оксинитрид алюминия и диоксид циркония;
нитевидные кристаллы, распределенные по всему объему матрицы, причем
оксинитрид алюминия составляет приблизительно от 30 до 60 об.% керамического материала;
диоксид циркония составляет приблизительно от 1 до 10 об.% керамического материала; и
нитевидные кристаллы составляют приблизительно от 2 до 40 об.% керамического материала.
19. Керамический материал по п.18, в котором матрица дополнительно включает керамическую добавку, отличную от оксинитрида алюминия или диоксида циркония, при этом керамическая добавка составляет приблизительно от 15 до 35 об.% керамического материала и представляет собой один или более из следующих материалов, взятых по отдельности или в твердом растворе друг с другом или с другими компонентами: карбонитрид титана, карбонитрид гафния, карбонитрид циркония, диборид титана, диборид циркония, диборид гафния и карбид бора.
20. Керамический материал по п.19, в котором нитевидные кристаллы представляют собой нитевидные кристаллы из карбида кремния, а керамическая добавка представляет собой карбонитрид титана, при этом число твердости по Виккерсу (VHN), определяемое согласно ASTM Е384-99el, составляет по меньшей мере около 10,00, а вязкость при разрушении (КIC) по Эвансу и Чарльзу составляет по меньшей мере около 7,0 МПа·м1/2.
21. Керамический материал по п.20, в котором число твердости по Виккерсу (VHN), определяемое согласно ASTM Е384-99el, варьируется приблизительно от 10,00 до 15,00.
22. Керамический материал по п.20, в котором вязкость при разрушении (КIC) по Эвансу и Чарльзу варьируется приблизительно от 7,0 до 11,0 МПа·м1/2.
23. Керамический материал по п.18, в котором керамический материал представляет собой режущую вставку, имеющую переднюю поверхность и боковую поверхность, при этом передняя поверхность и боковая поверхность пересекаются, образуя режущую кромку.
24. Способ получения керамического материала, включающий следующие стадии:
получение смеси исходного порошка, включающей порошок оксинитрида алюминия, содержащий менее или равное приблизительно 0,1 об.% количество нитрида алюминия, керамические нитевидные кристаллы и порошок керамической добавки, отличной от оксинитрида алюминия;
уплотнение исходной порошковой смеси до керамического материала.
25. Способ по п.24, в котором керамическая добавка включает один или более из следующих компонентов:
порошок глинозема; и
порошок диоксида циркония; и
и один или более из следующих материалов, взятых по отдельности или в твердом растворе с одним или несколькими другими соединениями: карбонитрид титана, карбонитрид гафния, карбонитрид циркония, диборид титана, диборид циркония, диборид гафния и карбид бора.
26. Способ по п.25, в котором исходная порошковая смесь включает приблизительно от 10 до 25 об.% порошка оксинитрида алюминия и приблизительно от 15 до 35 об.% порошка карбонитрида титана, и приблизительно от 25 до 40 об.% порошка глинозема, и приблизительно от 15 до 35 об.% керамических нитевидных кристаллов.
27. Способ по п.25, в котором исходная порошковая смесь включает приблизительно от 30 до 60 об.% порошка оксинитрида алюминия и приблизительно от 1 до 10 об.% порошка диоксида циркония, и приблизительно от 15 до 35 об.% керамических нитевидных кристаллов.
28. Способ по п.27, в котором исходный порошок дополнительно включает приблизительно от 15 до 35 об.% порошка карбонитрида титана.
29. Способ по п.24, в котором исходная порошковая смесь включает приблизительно от 30 до 70 об.% порошка оксинитрида алюминия и приблизительно от 10 до 40 об.% порошка керамической добавки, и приблизительно от 2 до 40 об.% керамических нитевидных кристаллов.
30. Способ получения керамического материала, включающий следующие стадии:
- получение смеси исходного порошка, включающей приблизительно от 40 до 98 об.% оксинитрида алюминия и приблизительно от 2 до 40 об.% нитевидных кристаллов; и
уплотнение исходной порошковой смеси до керамического материала.
31. Способ получения керамического материала, включающий следующие стадии:
получение смеси исходного порошка, включающей приблизительно от 40 до 98 об.% оксинитрида алюминия и приблизительно от 2% об. до 40% об. нитевидных кристаллов; и
горячее прессование исходного порошка до керамического материала при температуре менее или равной приблизительно 1750°С.
32. Способ по п.31, в котором температура горячего прессования варьируется приблизительно от 1600 до 1750°С.
33. Способ получения порошка оксинитрида алюминия, включающего следующие стадии:
получение смеси порошка путем смешивания порошка глинозема и порошка нитрида алюминия в соответствии со следующей формулой: ((4-х)/3) глинозема и х нитрида алюминия, где х выражен в молярных процентах и варьируется приблизительно от 0,31 до 0,61;
добавление к порошковой смеси приблизительно от 0,1 до 1,0 мол.% чистого алюминиевого порошка; и
взаимодействие содержащей алюминий порошковой смеси при температуре приблизительно от 1600 до 1900°С в течение приблизительно от 2 до 24 ч в проточной атмосфере азота таким образом, чтобы получить оксинитрид алюминия.
34. Способ по п.33, в котором оксинитрид алюминия имеет формулу: Al(8+х)/3O4-хNx.
35. Способ по п.33, в котором количество порошка чистого алюминия, добавляемого к порошковой смеси, варьируется приблизительно от 0,1 до 0,2 мол.%.
36. Способ по п.33, в котором оксинитрид алюминия содержит менее или равное 0,1 мас.% количество нитрида алюминия.
37. Керамический материал, включающий:
матрицу, содержащую оксинитрид алюминия;
нитевидные кристаллы, распределенные по всему объему матрицы; и
при этом оксинитрид алюминия составляет приблизительно от 10 до 98 об.% керамического материала, а нитевидные кристаллы составляют приблизительно от 2 до 40 об.% керамического материала.
38. Керамический материал по п.37, в котором средний размер зерен оксинитрида алюминия составляет менее 4 мкм.
39. Керамический материал по п.37, в котором средний размер зерен оксинитрида алюминия составляет менее 3 мкм.
40. Керамический материал по п.37, в котором средний размер зерен оксинитрида алюминия составляет менее 1 мкм.
41. Керамический материал по п.37, включающий по меньшей мере 50 об.% оксинитрида алюминия.
42. Керамический материал по п.37, включающий приблизительно от 1 до 40 об.% карбонитрида титана.
43. Керамический материал по п.41, включающий приблизительно от 1 до 15 об.% карбонитрида титана.
44. Керамический материал по п.37, включающий приблизительно от 15 до 35 об.% нитевидных кристаллов из карбида кремния.
45. Керамический материал по п.43, включающий приблизительно от 25 до 35 об.% нитевидных кристаллов из карбида кремния.
46. Керамический материал по п.45, в котором содержание нитрида алюминия в оксинитриде алюминия составляет менее 0,1 мас.%.
47. Керамический материал по п.46, дополнительно включающий спекающую добавку.
48. Керамический материал по п.45, имеющий вязкость при разрушении КIC(E&C) по меньшей мере 5 МПа1/2(E&C).
49. Керамический материал по п.45, имеющий вязкость при разрушении КIC(E&C) по меньшей мере от 5 до 6,5 МПа1/2(E& C).
50. Керамический материал по п.45, имеющий вязкость при разрушении КIC(E&C) от 5 до 11 МПа1/2(E&C).
