CN103833336B - 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法 - Google Patents

用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103833336B
CN103833336B CN201410110269.5A CN201410110269A CN103833336B CN 103833336 B CN103833336 B CN 103833336B CN 201410110269 A CN201410110269 A CN 201410110269A CN 103833336 B CN103833336 B CN 103833336B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wear
composite ceramics
industrial
erosion resistance
resistance composite
Prior art date
Application number
CN201410110269.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103833336A (zh
Inventor
刘成民
李卫平
Original Assignee
郑州东林设备防护有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 郑州东林设备防护有限公司 filed Critical 郑州东林设备防护有限公司
Priority to CN201410110269.5A priority Critical patent/CN103833336B/zh
Publication of CN103833336A publication Critical patent/CN103833336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103833336B publication Critical patent/CN103833336B/zh

Links

Abstract

本发明属于陶瓷制备领域,尤其涉及用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法。所述复合陶瓷是将氧化铝、莫来石、碳化硅、氮化硅、氧化镁、氧化锆、氮化硼、β-SiC晶须、TiC、高岭土纤维和板状刚玉按一定比例组合,制成粉粒并经过装模、热压成型所得。本发明配方合理,制备工艺简单易操作,降低胚体成型的温度和所需压力,制备出的复合陶瓷韧性、耐磨性和抗蚀性能大大提高。

Description

用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于陶瓷制备领域,尤其涉及用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法。
背景技术
[0002] 在冶金行业,随着钢铁工业的快速发展,设备运转震动幅度也增大,加剧了管道的不稳定性。如烧结机大烟道、除尘管道、荒煤气管道、风箱管、落灰斗、料仓、除尘器内壳、罐位平台等管道工作温度在350~850°C,要长期承受10~15 m/s以上风速连同矿粉、颗粒烟尘的共同冲刷,以及水蒸气、S、P、N和C等酸性介质的侵蚀,导致管道使用寿命缩短的现象越来越突出。
[0003] 在电力行业,由于发电厂的特性,如电站锅炉的磨煤机管道、料仓、料斗、粗、细粉分离器、一次风粉管、引风机、排粉机内壳、风机叶片、炉顶烟道拐弯处、炉膛出口、旋风分离器、回料器风渣管、省煤器板等部位以及电站锅炉其它易冲刷、磨损部位,在设备运行中每天要受到燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料的磨损。耐火材料随温度的升降,产生膨胀或收缩,如果此膨胀或收缩受到约束,材料内部会产生应力。耐火材料是非均质的脆性材料,与金属制品相比,由于它的热导率和弹性较小、抗拉强度低、抵抗热应力破坏能力差、抗热震性较低,热冲击循环作用下,耐火材料易先出现开裂剥落终至整体损坏。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术不足,本发明提供了韧性好,高耐磨的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
[0006] 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷,是由以下质量配比的原料制成:氧化铝30%-40%、莫来石10%-20%、碳化硅8%-15%、氮化硅3%_5%、氧化镁3%_5%、氧化锆3%_5%、氮化硼 2%-5%、β -SiC 晶须 0.5%-1.5%、TiC0.2%-0.5%、高岭土纤维 0.2%-0.5%,余量为板状刚玉。
[0007] 优选的,所述用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷,是由以下质量配比的原料制成的:氧化铝33%-37%、莫来石13%-17%、碳化硅10%_13%、氮化硅3%_5%、氧化镁3%_5%、氧化锆 3%-5%、氮化硼 2%-5%、β -SiC 晶须 0.5%-1.5%、TiC0.2%-0.5%、高岭土纤维 0.2%-0.5%,余量为板状刚玉。
[0008] 再次优选的,所述的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷,是由以下质量配比的原料制成的:氧化铝35%、莫来石15%、碳化硅12%、氮化硅4%、氧化镁4%、氧化锆4%、氮化硼4%、β -SiC晶须1%、TiC0.4%、高岭土纤维0.4%,余量为板状刚玉。
[0009] 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤如下:
[0010] 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粉粒后混合均匀,按质量配比为1:7.5与水混合,并搅拌至流态胶状混合物;
[0011] 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在
[0012] 1600-1800°C下,对模具施以250_350Kg/cm2的压力至模具内胚体成
[0013] 型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
[0014] 优选的,第一步中,各组分原料的粉粒粒度小于I μ m。
[0015] 优选的,第二步中,所述的热加压温度为1700°C。
[0016] 优选的,第二步中,所述的热加压压力为300Kg/cm2。
[0017] 本工艺将制备原料制成粉料,然后将其装入石墨模具后进行热、压烧结,由于加热、加压同时进行,模具内的粉料处于热塑性状态,有助于颗粒接触扩散、流动传质过程的进行,因而成型压力仅为现有技术中常温加压压力的1/10,同时还能降低烧结所需的温度,缩短烧结时间,从而抵制晶粒长大,得到晶粒细小、致密度高和性能良好的产品。
[0018] 本工艺中用到的热压机主要由加热炉、加压装置、模具和测温测压装置组成。加热炉以电作热源,加热元件有SiC、MoSi或镍铬丝、白金丝、钼丝等。加压装置要求速度平缓、保压恒定、压力灵活调节,有杠杆式和液压式。根据材料性质的要求,压力气氛可以是空气也可以是还原气氛或惰性气氛。
[0019] 本发明制备出的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的性能如下:
[0020] 抗压强度彡550Mpa ;抗折强度彡20 Mpa ;莫氏硬度彡8.5 ;体积密度彡3.2 g/cm3 ;气孔率彡5% ;热震稳定性(1100°C水冷)多60次;线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC彡4.8MPa.m1/2 ;抗弯强度彡280MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)彡12 ;热膨胀系数:7.2X10 6 m/ K ;使用温度彡IlOO0C
[0021] 本发明与现有技术相比,具有如下优点:
[0022] 配方合理,制备工艺简单易操作,降低胚体成型的温度和所需压力,制备出的复合陶瓷韧性、耐磨性和抗蚀性能大大提高。
附图说明
[0023]图1为实施例5所得工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的扫描电镜图片。
具体实施方式
[0024] 以下结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
[0025] 实施例1
[0026] 氧化铝30%、莫来石10%、碳化硅8%、氮化硅3%、氧化镁3%、氧化锆3%、氮化硼2%、β -SiC晶须0.5%、TiC0.2%、高岭土纤维0.2%,余量为板状刚玉。
[0027] 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粒度小于I ym的粉粒后混合均匀,然后按照1:7.5的质量配比,将上述混合物与水混合并搅拌成流态胶状混合物。
[0028] 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在1600°C下,对模具施以250Kg/cm2的压力至模具内胚体成型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
[0029] 本实施例制备的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的性能如下:
[0030] 抗压强度彡550Mpa ;抗折强度彡20 Mpa ;莫氏硬度彡8.5 ;体积密度彡3.2 g/cm3 ;气孔率彡5% ;热震稳定性(1100°C水冷)多60次;线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC彡4.8MPa.m1/2 ;抗弯强度彡280MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)彡12 ;热膨胀系数:7.2X10 6 m/ K ;使用温度彡1100°C。
[0031] 实施例2
[0032] 氧化铝40%、莫来石20%、碳化硅15%、氮化硅5%、氧化镁5%、氧化锆5%、氮化硼5%、β -SiC晶须1.5%、TiC0.5%、高岭土纤维0.5%,余量为板状刚玉。
[0033] 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粒度小于I ym的粉粒后混合均匀,然后按照1:7.5的质量配比,将上述混合物与水混合并搅拌成流态胶状混合物。
[0034] 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在1800°C下,对模具施以350Kg/cm2的压力至模具内胚体成型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
[0035] 本实施例制备的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的性能如下:
[0036] 抗压强度彡556Mpa ;抗折强度彡21 Mpa ;莫氏硬度彡8.6 ;体积密度彡3.3 g/cm3 ;气孔率彡4.3% ;热震稳定性(1100°C水冷)多62次;线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC彡4.9MPa.m1/2 ;抗弯强度彡286MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)彡13 ;热膨胀系数:7.2X10 6 m/ K ;使用温度彡1000°C。
[0037] 实施例3
[0038] 氧化铝33%、莫来石13%、碳化硅10%、氮化硅3%、氧化镁3%、氧化锆3%、氮化硼2%、β -SiC晶须0.5%、TiC0.2%、高岭土纤维0.2%,余量为板状刚玉。
[0039] 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粒度小于I ym的粉粒后混合均匀,然后按照1:7.5的质量配比,将上述混合物与水混合并搅拌成流态胶状混合物。
[0040] 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在1600°C下,对模具施以250Kg/cm2的压力至模具内胚体成型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
[0041] 本实施例制备的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的性能如下:
[0042] 抗压强度彡559Mpa ;抗折强度彡24 Mpa ;莫氏硬度彡8.8 ;体积密度彡3.4 g/cm3 ;气孔率< 4.8% ;热震稳定性(1100°C水冷)多65次;线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC彡4.9MPa.m1/2 ;抗弯强度彡288MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)彡13 ;热膨胀系数:7.2X10 6 m/ K ;使用温度彡1060°C。
[0043] 实施例4
[0044] 氧化铝37%、莫来石17%、碳化硅13%、氮化硅5%、氧化镁5%、氧化锆5%、氮化硼5%、β -SiC晶须1.5%、TiC0.5%、高岭土纤维0.5%,余量为板状刚玉。
[0045] 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粒度小于I ym的粉粒后混合均匀,然后按照1:7.5的质量配比,将上述混合物与水混合并搅拌成流态胶状混合物。
[0046] 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在1800°C下,对模具施以350Kg/cm2的压力至模具内胚体成型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
[0047] 本实施例制备的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的性能如下:
[0048] 抗压强度彡560Mpa ;抗折强度彡23Mpa ;莫氏硬度彡8.9 ;体积密度彡3.5g/cm3 ;气孔率彡4.7% ;热震稳定性(1100°C水冷)多62次;线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC彡4.4MPa.m1/2 ;抗弯强度彡286MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)彡13 ;热膨胀系数:7.2X10 6 m/ K ;使用温度彡1070°C。
[0049] 实施例5
[0050] 氧化铝35%、莫来石15%、碳化硅12%、氮化硅4%、氧化镁4%、氧化锆4%、氮化硼4%、β -SiC晶须1%、TiC0.4%、高岭土纤维0.4%,余量为板状刚玉。
[0051] 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粒度小于I ym的粉粒后混合均匀,然后按照1:7.5的质量配比,将上述混合物与水混合并搅拌成流态胶状混合物。
[0052] 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在1700°C下,对模具施以300Kg/cm2的压力至模具内胚体成型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
[0053] 本实施例制备的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的性能如下:
[0054] 抗压强度彡561Mpa ;抗折强度彡21 Mpa ;莫氏硬度彡8.8 ;体积密度彡3.7g/cm3 ;气孔率彡4.7% ;热震稳定性(1100°C水冷)多67次;线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC彡5.2.MPa.m1/2 ;抗弯强度彡287MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)彡14 ;热膨胀系数:7.2X10 W K ;使用温度彡1020°C。

Claims (7)

1.用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷,其特征在于,是由以下质量配比的原料制成:氧化铝30%-40%、莫来石10%-20%、碳化硅8%-15%、氮化硅3%_5%、氧化镁3%_5%、氧化锆3%-5%、氮化硼 2%-5%、β -SiC 晶须 0.5%-1.5%、TiC0.2%-0.5%、高岭土纤维 0.2%-0.5%,余量为板状刚玉。
2.如权利要求1所述的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷,其特征在于,是由以下质量配比的原料制成的:氧化铝33%-37%、莫来石13%-17%、碳化硅10%_13%、氮化硅3%-5%、氧化镁 3%-5%、氧化锆 3%-5%、氮化硼 2%-5%、β -SiC 晶须 0.5%-1.5%、TiC0.2%-0.5%、高岭土纤维0.2%-0.5%,余量为板状刚玉。
3.如权利要求2所述的用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷,其特征在于,是由以下质量配比的原料制成的:氧化铝35%、莫来石15%、碳化硅12%、氮化硅4%、氧化镁4%、氧化锆4%、氮化硼4%、β -SiC晶须1%、TiC0.4%、高岭土纤维0.4%,余量为板状刚玉。
4.权利要求1-3任一所述用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的制 备方法,其特征在于,步骤如下: 第一步:按照质量配比取各组分原料,将其制成粉粒后混合均匀,按质量配比为1:7.5与水混合,并搅拌至流态胶状混合物; 第二步:将第一步所得产物置于装入石墨模具后进行热加压处理,在1600-1800°C下,对模具施以250-350Kg/cm2的压力至模具内胚体成型,然后冷却胚体即得用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷。
5.如权利要求4所述用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的制备方 法,其特征在于:第一步中,各组分原料的粉粒粒度小于I μηι。
6.如权利要求4所述用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的制备方法,其特征在于:第二步中,所述的热加压温度为1700°C。
7.如权利要求4所述用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷的制备方法,其特征在于:第二步中,所述的热加压压力为300Kg/cm2。
CN201410110269.5A 2014-03-24 2014-03-24 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法 CN103833336B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410110269.5A CN103833336B (zh) 2014-03-24 2014-03-24 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410110269.5A CN103833336B (zh) 2014-03-24 2014-03-24 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103833336A CN103833336A (zh) 2014-06-04
CN103833336B true CN103833336B (zh) 2015-12-30

Family

ID=50797281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410110269.5A CN103833336B (zh) 2014-03-24 2014-03-24 用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103833336B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104402454B (zh) * 2014-10-27 2016-05-04 合肥市东庐机械制造有限公司 一种切削刀具用耐热陶瓷及其制备方法
CN105884388A (zh) * 2014-12-22 2016-08-24 青岛麦特瑞欧新材料技术有限公司 一种改性碳化硅晶须增强陶瓷材料及其制备方法
CN104591733A (zh) * 2014-12-22 2015-05-06 青岛麦特瑞欧新材料技术有限公司 一种碳化硅增强陶瓷基复合材料
CN106187175A (zh) * 2015-03-31 2016-12-07 丁永新 一种人工关节球头用耐腐蚀氧化锆陶瓷
CN105174919A (zh) * 2015-09-02 2015-12-23 安徽万年针织有限公司 一种添加石墨粉的高耐磨氧化铝陶瓷眼
WO2017063911A1 (de) * 2015-10-14 2017-04-20 Basf Se Wärmedurchlässiges rohr beinhaltend faserverbundkeramik
CN105924143A (zh) * 2016-05-06 2016-09-07 陈昌 一种氧化铝纳米陶瓷刀具材料及其制备方法
CN106881157A (zh) * 2017-01-26 2017-06-23 张根 超纯耐碱球形催化剂载体
CN107311630A (zh) * 2017-07-26 2017-11-03 柳州金特新型耐磨材料股份有限公司 耐磨陶瓷复合管及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1472164A (zh) * 2003-07-09 2004-02-04 山东硅苑新材料科技股份有限公司 低温烧结复相耐磨陶瓷材料
CN101239829A (zh) * 2008-03-11 2008-08-13 郑州市鑫磊冶金材料有限公司 高性能耐火耐磨复合材料
CN101565316A (zh) * 2009-06-03 2009-10-28 重庆罗曼科技有限公司 高温耐磨陶瓷板的制备方法
CN102603314A (zh) * 2012-02-22 2012-07-25 北京首钢耐材炉料有限公司 一种鱼雷罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1472164A (zh) * 2003-07-09 2004-02-04 山东硅苑新材料科技股份有限公司 低温烧结复相耐磨陶瓷材料
CN101239829A (zh) * 2008-03-11 2008-08-13 郑州市鑫磊冶金材料有限公司 高性能耐火耐磨复合材料
CN101565316A (zh) * 2009-06-03 2009-10-28 重庆罗曼科技有限公司 高温耐磨陶瓷板的制备方法
CN102603314A (zh) * 2012-02-22 2012-07-25 北京首钢耐材炉料有限公司 一种鱼雷罐用铝碳化硅碳砖及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103833336A (zh) 2014-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fattahi et al. Triplet carbide composites of TiC, WC, and SiC
CN101445379B (zh) 水泥窑窑口、喷煤管专用浇注料及其制备方法
Nayebi et al. Densification and toughening mechanisms in spark plasma sintered ZrB2-based composites with zirconium and graphite additives
Pazhouhanfar et al. Combined role of SiC particles and SiC whiskers on the characteristics of spark plasma sintered ZrB2 ceramics
CN102173792B (zh) 一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法
CN102173813B (zh) 一种含硼化锆复相陶瓷材料的制备方法
CN105130438B (zh) 一种基于反应烧结制备碳化硼陶瓷复合材料的方法
Zhao et al. Microstructure and mechanical properties of TiB2–SiC ceramic composites by reactive hot pressing
Zhao et al. A study on in-situ synthesis of TiB2–SiC ceramic composites by reactive hot pressing
CN101550016B (zh) 一种镁铬碳质涂抹料及其制备方法
CN106478105B (zh) 一种多步反应烧结法制备低残硅的碳化硅陶瓷材料的方法
CN1239468A (zh) 碳化硅增强的碳化硅复合物
Fattahi et al. Influence of SPS temperature on the properties of TiC–SiCw composites
CN101239829A (zh) 高性能耐火耐磨复合材料
CN1415567A (zh) 凝石二元化湿水泥及其生产包装存放运输使用及应用方法
CN101457322B (zh) TiAl基增压器涡轮及其制造方法
MX2012002885A (es) DOUBLE TRANSITION BOARD FOR THE METAL CERAMIC UNION.
CN103880448B (zh) 一种浇注成型大型自结合碳化硅制品
CN101665366A (zh) 一种复合耐磨、抗热震浇注料
CN101913876B (zh) 一种硼化锆-碳化钨钛自润滑复合陶瓷材料的制备方法
Yin et al. Study of the mechanical properties, strengthening and toughening mechanisms of Al2O3/TiC micro-nano-composite ceramic tool material
CN102924066B (zh) 硅质复合板材及其制备方法和应用
CN100590099C (zh) 炭素焙烧炉用耐火材料及其制备方法
CN105859301B (zh) 一种氮化硅陶瓷及其制备方法
CN101570441A (zh) 一种耐磨耐碱耐火浇注料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151230

Termination date: 20170324