CN108754384A - 一种陶瓷改性合金复合材料及涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷改性合金复合材料及涂层，包括合金连续相及分散于其中的陶瓷颗粒相和陶瓷纤维相，所述合金连续相、所述陶瓷颗粒相及所述陶瓷纤维相的质量比为80～98:1～10:1～10，能够有效提高合金涂层的强度、韧性，以及耐腐蚀、抗氧化和耐高温性能，同时制备方法简单，便于推广应用。

Description

一种陶瓷改性合金复合材料及涂层
技术领域
本发明涉及陶瓷合金复合材料及涂层领域，适用于高温环境下金属材料长期的耐热耐腐蚀防护。
背景技术
随着工业对于高温环境下作业的材料、结构等的要求越来越高，人们开发了各种各样的用于金属防腐的高温防护涂层，从传统意义上的单层涂层到多层复合梯度涂层，涂层材料由单纯的金属材料到现在的合金涂层、陶瓷涂层及金属材料和陶瓷材料的复合型涂层，并赋予涂层材料防腐蚀、抗氧化保护以及某些特殊功能等。涂层材料由单纯的铝化物涂层发展到现在的陶瓷热障涂层技术，施工方法也从简单的浸渍铝、加热渗铝技术到今天的低压等离子喷涂，物理或化学气相沉积等方法。
合金涂层在高温腐蚀防护领域已获得一些应用，例如镍铬合金、镍铝合金、镍铜合金、铁铬合金、铝镁合金等作为防护涂层，具有设计灵活、容易成型、轻质、耐腐蚀等优点。然而，在一些更极端的应用领域中，例如火力电站锅炉、高温换热器、余热锅炉、水泥窑、化工反应容器等设备中，除了高温和氧化条件外，还伴随着水热、腐蚀性气体环境，经受粉尘、热震冲击，导致合金涂层容易出现表面开裂、腐蚀烧蚀、局部脱落等问题，失去防护效果，甚至造成生产事故。目前的合金材料尚不能满足高强度、高耐磨、高韧性、耐腐蚀、抗氧化、耐高温等性能兼得的应用要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种陶瓷改性合金复合材料及涂层，能够有效提高合金涂层的强度、韧性，以及耐腐蚀、抗氧化和耐高温性能，同时制备方法简单，便于推广应用。
根据本发明的一种陶瓷改性合金复合材料，包括合金连续相及分散于其中的陶瓷颗粒相和陶瓷纤维相，所述合金连续相、所述陶瓷颗粒相及所述陶瓷纤维相的质量比为80～98:1～10:1～10。
进一步地，所述陶瓷改性合金复合材料为颗粒状、线状或棒状。直径为1mm-10mm，长径比在100以上的一维形状为线状；直径在10mm以上，长径比在100以下的一维形状为棒状。
进一步地，所述合金连续相为镍铬合金、镍铝合金、镍铜合金、铁铬合金、铝镁合金中的至少一种。
进一步地，合金连续相主要为线状外形，其直径小于10mm。
陶瓷颗粒是一种轻质非金属多功能材料，其强度硬度高，分散性好、化学稳定性好，耐热温度高，烧失量低，可以提高合金材料的强度、硬度、抗高温、耐氧化等多项性能。所述陶瓷颗粒相为SiC、Si3N4、BN、Al2O3、SiO2、ZrO2、Cr2O3、CeO2中中的至少一种。
进一步地，所述陶瓷颗粒相的颗粒尺寸为0.1μm-100μm。
陶瓷纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，适用于各种高温、高压、易磨损的环境中。进一步地，所述陶瓷纤维相为硅酸铝纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
进一步地，所述陶瓷纤维的直径为50nm-5μm，所述陶瓷纤维的长度1μm-50μm。
本发明还提供一种陶瓷改性合金复合材料制得的涂层，制备工艺为将合金连续相、陶瓷颗粒相及陶瓷纤维相按照配比混合均匀，再通过火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂或激光熔覆形成涂层。
本发明的陶瓷改性合金复合材料，以及陶瓷改性合金复合材料制得的涂层能够应用于高温腐蚀防护领域。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)将陶瓷颗粒相分散于合金连续相中，利用陶瓷颗粒高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀的特点，对合金材料进行改性；将陶瓷纤维相分散于合金连续相中，利用陶瓷纤维对合金材料进行增韧。通过上述手段，使得合金材料及其涂层能够满足高强度、高耐磨、高韧性、耐腐蚀、抗氧化、耐高温等性能兼得的应用要求。
(2)工艺方面，仅需通过简单混料，通过喷涂或熔覆就能够施工，避免了复杂的气相沉积等工艺，使施工难度和成本大幅降低。
附图说明
图1：本发明陶瓷改性合金复合材料(颗粒状)示意图；
图2：本发明陶瓷改性合金复合材料(棒状)示意图。
其中：100、陶瓷改性合金复合材料；110、合金连续相；120、陶瓷颗粒相；130、陶瓷纤维相。
具体实施方式
本发明所提供的物质可以通过市售原料或传统化学转化方式合成。本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
以下结合具体实施例，以具体揭示本发明的实质所在，但不能理解为对本发明可实施范围的任何限定，在不脱离该实质精神的基础上可以有不同的更改和修饰。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业和科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明的方法中。
参见图1，根据本发明的一种陶瓷改性合金复合材料100，包括合金连续相110及分散于其中的陶瓷颗粒相120和陶瓷纤维相130，示例性地，陶瓷改性合金复合材料为颗粒状。参见图2，陶瓷改性合金复合材料也可以是棒状。
实施例和对比例1按照下表配料，陶瓷颗粒相的颗粒尺寸为15-20μm；陶瓷纤维的直径为0.2μm，陶瓷纤维的长度5-8μm。
涂层制备方法如下：
将合金连续相、陶瓷颗粒相及陶瓷纤维相按照配比混合均匀，再通过火焰喷涂方法在不锈钢基材上形成涂层，并检测涂层的各项性能参数。采用洛氏硬度计按GB/T 2301-2004标准对涂层进行硬度指标进行检测；采用落砂测试仪按GB/T 23988-2009标准对涂层耐磨性指标进行检测；采用高温炉按GB/T 7322-2007标准对涂层耐温性指标进行检测；采用高温炉按YB 4018-91标准对涂层1000℃水冷热震性能指标进行检测。
上述实施例说明了高硬度的陶瓷颗粒与高韧性陶瓷纤维的加入可以大幅提升合金材料及合金涂层的硬度和耐磨性；高韧性陶瓷纤维同时会实现对合金涂层的增强增韧使得涂层抗冷热交替性能增强，提升涂层在温度交变条件下的可靠性；另外高熔点陶瓷材料的加入也可以提高合金涂层的耐温性，使其应用范围更加广泛。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，包括合金连续相及分散于其中的陶瓷颗粒相和陶瓷纤维相，所述合金连续相、所述陶瓷颗粒相及所述陶瓷纤维相的质量比为80～98:1～10:1～10。
2.根据权利要求1所述的陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷改性合金复合材料为颗粒状、线状或棒状。
3.根据权利要求1所述的陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，所述合金连续相为镍铬合金、镍铝合金、镍铜合金、铁铬合金、铝镁合金中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒相为SiC、Si3N4、BN、Al2O3、SiO2、ZrO2、Cr2O3、CeO2中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷颗粒相的颗粒尺寸为0.1μm-100μm。
6.根据权利要求1所述的陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷纤维相为硅酸铝纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的陶瓷改性合金复合材料，其特征在于，所述陶瓷纤维的直径为50nm-5μm，所述陶瓷纤维的长度1μm-50μm。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的陶瓷改性合金复合材料制得的涂层，其特征在于，涂层制备工艺为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂或激光熔覆。
9.如权利要求1～7任一项所述的陶瓷改性合金复合材料在高温腐蚀防护领域的应用。
10.如权利要求8所述的陶瓷改性合金复合材料制得的涂层在高温腐蚀防护领域的应用。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110592519A (zh) * 2019-10-29 2019-12-20 韦杰 一种锅炉用耐高温材料的制备方法
CN110670002A (zh) * 2019-10-30 2020-01-10 湖南易兴建筑有限公司 陶瓷合金材料及其制备方法
CN110863196A (zh) * 2019-10-18 2020-03-06 山东农业工程学院 AlSi/h-BN改性的熔覆材料、金属基复合涂层及其制备方法
CN112553567A (zh) * 2020-11-23 2021-03-26 苏州大学 一种氮化硼纳米片增强镍基复合涂层及其制备方法
CN114875400A (zh) * 2022-06-10 2022-08-09 中机新材料研究院(郑州)有限公司 一种用于超高速激光熔覆的耐磨涂层
CN115101280A (zh) * 2022-07-26 2022-09-23 宁波大缙华磁性材料有限公司 一种高耐磨的氢破铽钕铁硼磁体及其制备方法和由该钕铁硼磁体制成的圆柱体磁块

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107043901A (zh) * 2017-02-23 2017-08-15 吉林大学 玄武岩纤维和陶瓷颗粒混杂铝合金钻杆材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107043901A (zh) * 2017-02-23 2017-08-15 吉林大学 玄武岩纤维和陶瓷颗粒混杂铝合金钻杆材料及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110863196A (zh) * 2019-10-18 2020-03-06 山东农业工程学院 AlSi/h-BN改性的熔覆材料、金属基复合涂层及其制备方法
CN110863196B (zh) * 2019-10-18 2021-12-28 山东农业工程学院 AlSi/h-BN改性的熔覆材料、金属基复合涂层及其制备方法
CN110592519A (zh) * 2019-10-29 2019-12-20 韦杰 一种锅炉用耐高温材料的制备方法
CN110670002A (zh) * 2019-10-30 2020-01-10 湖南易兴建筑有限公司 陶瓷合金材料及其制备方法
CN112553567A (zh) * 2020-11-23 2021-03-26 苏州大学 一种氮化硼纳米片增强镍基复合涂层及其制备方法
CN112553567B (zh) * 2020-11-23 2022-05-17 苏州大学 一种氮化硼纳米片增强镍基复合涂层及其制备方法
WO2022105029A1 (zh) * 2020-11-23 2022-05-27 苏州大学 一种氮化硼纳米片增强镍基复合涂层及其制备方法
CN114875400A (zh) * 2022-06-10 2022-08-09 中机新材料研究院(郑州)有限公司 一种用于超高速激光熔覆的耐磨涂层
CN114875400B (zh) * 2022-06-10 2022-12-13 中机新材料研究院(郑州)有限公司 一种用于超高速激光熔覆的耐磨涂层
CN115101280A (zh) * 2022-07-26 2022-09-23 宁波大缙华磁性材料有限公司 一种高耐磨的氢破铽钕铁硼磁体及其制备方法和由该钕铁硼磁体制成的圆柱体磁块

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