АО «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» имени А. Г. Ромашина», Обнинск, Россия:

Е. А. Кораблева, ведущий инженер-технолог, канд. техн. наук, эл. почта: korablea61@mail.ru
А. А. Анашкина, начальник лаборатории, канд. техн. наук

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:
Д. О. Лемешев, декан факультета технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов, канд. техн. наук, доцент
Д. Ю. Жуков, советник ректора РХТУ им. Д. И. Менделеева, канд. техн. наук, доцент

Рассмотрена возможность получения огнеупорной термостойкой керамики для технических объектов высокотемпературной техники. В статье приведен анализ свойств керамических материалов на основе ZrO₂, изготовленных с использованием различных механизмов получения термостойкой огнеупорной керамики, что позволило выявить пути их совершенствования. Повышение огнеупорности и термостойкости материала на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидами иттрия, магния, кальция, достигали путем совершенствования структуры. Для изготовления композиционного материала был применен экономичный метод формования — одноосное прессование с дополнительным обжатием в камере изостатического пресса. Приведены результаты исследования влияния химического состава керамических материалов на основе ZrO₂ на химическую стойкость и физические свойства керамических огнеупорных секторов, работающих при максимальной температуре более 2000 °С.

Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д. И. Менделеева. Номер проекта Г-2020-21.

1. Рутман Д. С., Торопов Ю. С., Плинер С. Ю. Высокотемпературные материалы из диоксида циркония. — М. : Металлургия, 1985. — 136 с.
2. Обзор рынка циркониевых огнеупоров в СНГ // ИнфоМайн Объединение независимых экспертов в области минеральных ресурсов, металлургии и химической промышленности. — М., 2011. — URL: https://www.marketing-services.ru/imgs/goods/840/rynok_cirkon_ogneup.pdf. С. 22, 71 (дата обращения:
1.10.2021).
3. Khattab R. M., Wahsh M. M. S., Zawrah M. F. Microwave combustion synthesis of MgO – Al₂O₃ – SiO₂ – ZrO2 ceramics: sinterability, microstructure and mechanical properties // Materials Chemistry and Physics. 2018. Vol. 212. P. 78–86.
4. Майзик М. А., Харитонов Д. В., Лемешев Д. О., Жуков Д. Ю. Керамика на основе ZrO2 для высокотемпературных применений // Черные металлы. 2020. № 10. С. 50–54.
5. Соколов В. А. О получении плавленого стабилизированного диоксида циркония // Новые огнеупоры. 2015. № 3. С. 75–78.
6. Jain N., Barthmann F., Ansari G. RHI zirconia nozzles in Tundish application // RHI Bulletin. 2016. Vol. 1. P. 45–50.
7. Аксельрод Л. М., Румянцев В. И. и др. Высокостойкие стаканы-дозаторы на основе диоксида циркония для сортовых МНЛЗ // Новые огнеупоры. 2008. № 3. С. 127–138.
8. Кораблева Е. А., Харитонов Д. В., Лемешев Д. О., Пылина А. И. Возможность получения термостойких структур в керамике на основе ZrO₂ // Черные металлы. 2020. № 10. С. 55–59.
9. Промахов В. В., Жуков И. А., Ворожцов С. А., Жуков А. С. и др. Термостойкие керамические композиты на основе диоксида циркония // Новые огнеупоры. 2015. № 11. С. 39–44.
10. Кингери У. Д. Введение в керамику : пер. с англ. — М. : Стройиздат, 1967. — 409 с.
11. Примаченко В. В., Караулов Я. Г., Шулик И. Г., Куценко П. А. и др. Исследование влияния различных оксидных добавок на свойства вибролитых образцов из ZrO₂, стабилизированного оксидом MgO // Огнеупоры и техническая керамика. 2003. № 11. С. 42.
12. Караулов А. Г., Пискун Т. В. Исследование огнеупоров из бадделеита, стабилизированного оксидом магния // Огнеупоры и техническая керамика. 2001. № 1. С. 10–12.
13. Glymond D., Vick M. J., Giuliani F., Vandeperre L. J. Hightemperature fracture toughness of mullite with monoclinic zirconia // J. Amer. Ceram. Soc. 2017. Vol. 100, Iss. 4. P. 1570–1577.
14. Кораблева Е. А., Анашкина А. А., Харитонов Д. В., Лемешев Д. О. Особенности создания термостойких наноструктурированных керамических материалов в системе ZrO₂ – MgO // Цветные металлы. 2019. № 10. С. 61–66. DOI: 10.17580/Ism.2019.10.10.
15. Буяков А. С., Зенкина Ю. А., Буякова С. П., Кульков С. Н. Фрактальная размерность поверхности разрушения пористого ZrO₂ – MgO композита // Неорганические материалы. 2020. Т. 11, № 5. С. 1253–1259.
16. Yasuro Ikuma, Toshio Sugiyama, Junko Okano. Grain size of MgO and polymorphic phases of ZrO₂ in zirconia-toughened MgO // Journal of Materials Research. 1993. Vol. 8. P. 2757–2760. DOI: 10.1557/JMR.1993.2757.
17. Hannink R. H., Garvie R. C. Subeutectoid aged Mg-PSZ alloys with enhanced thermal up-shock resistance // J. Mater. Sci. 1982. Vol. 17. P. 2837–2843.
18. Garvie R. C., Nicholson P. S. Phase Analysis in Zirconia systems. // J. Amer. Ceram. Soc. 1972. Vol. 55, No. 6. P. 303–305.
19. ГОСТ 2409–2014. Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения. — Введ. 01.09.2015.
20. ГОСТ 7875.2–2018. Изделия огнеупорные. Метод опре деления термической стойкости на образцах. — Введ. 01.04.2019.
21. Пат. 2728431 РФ. Способ изготовления термостойкой керамики / Кораблева Е. А., Майзик М. А., Осипова М. Е., Анашкина А. А. и др. ; заявл.; 02.12.2019; опубл. 29.07.2020, Бюл. № 22.