CN1504586A

CN1504586A - 硅化物合金-碳化钛金属陶瓷

Info

Publication number: CN1504586A
Application number: CNA021539081A
Authority: CN
Inventors: 孙家枢
Original assignee: TIANJIN COLLEGE OF SCIENCE AND ENGINEERING
Current assignee: TIANJIN COLLEGE OF SCIENCE AND ENGINEERING; Tianjin University of Technology
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: CN1260385C

Abstract

一种硅化物合金－碳化钛金属陶瓷是以一种新型硅化物合金为烧结相与碳化钛复合制成金属陶瓷；材料成分：以质量的百分数计：硅化物合金粉：20－70％，碳化钛粉：30－80％。其中硅化物合金的化学成分质量百分数范围为：Ni：10－80％，Fe：10－70％，Si：2－40％，Cr：3－40％，C：0－3％，Al：0.05－10％，Re稀土元素：0－10％。；硅化物预合金粉不易氧化，便于生产管理。这种硅化物合金－碳化钛金属陶瓷的性能比现有的碳化钛金属陶瓷有更高的耐高温氧化抗熔盐热腐蚀性能。可以满足现代科技与工业对同时具有高硬度高耐磨性又耐高温氧化抗熔盐热腐蚀材料的需求。

Description

硅化物合金-碳化钛金属陶瓷

技术领域

本发明属于高性能新材料技术领域，特别涉及一种硅化物合金-碳化钛金属陶瓷。

背景技术

本项发明的是硅化物合金-碳化钛金属陶瓷，这是一类以硅化物合金与碳化钛复合构成的金属陶瓷。现有的金属陶瓷多是以Ni-Mo，Ni-Fe-Mo，Ni-Mo₂C，Ni-W，Ni-WC，或是加入其他碳化物形成元素，如Nb，Hf，或是它们的碳化物与金属镍或镍铁一起作为烧结相与碳化钛复合制成金属陶瓷。现有碳化钛金属陶瓷的耐高温氧化抗熔盐热腐蚀性能不能满足现代科技与工业在机械、冶金、能源、动力、石油化工等领域的有更高硬度、更高耐磨性、更耐高温氧化抗熔盐热腐蚀材料的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅化物合金-碳化钛金属陶瓷，达到性能比现有的碳化钛金属陶瓷有更高的耐高温氧化抗熔盐热腐蚀性能。可以满足现代科技与工业对同时具有高硬度高耐磨性又耐高温氧化抗熔盐热腐蚀材料的需求。

本发明的内容是：一种硅化物合金-碳化钛金属陶瓷，其特征在于：本材料的设计：以一种新型硅化物合金为烧结相与碳化钛复合制成金属陶瓷；材料成分：硅化物合金-碳化钛金属陶瓷的组成，以质量的百分数计：硅化物合金粉：20-70％，碳化钛粉：30-80％；其中硅化物合金是一类原位内生金属间化合物-硅化物-镍铁基合金；其铸态显微组织结构特征是，镍铁合金基体上分布有(M₃Si，M可以是Ni，Cr，Fe等元素，M₂₂Si₇(M可以是Ni，Cr等元素)等多元硅化物，以及M₇C₃，M₂₃C₆碳化物和M₃Al(如Ni₃Al)；硅化物合金的化学成分质量百分数范围为：Ni：10-80％，Fe：10-70％，Si：2-40％，Cr：3-40％，C：0-3％，Al：0.05-10％，Re稀土元素：0-10％。

硅化物合金-碳化钛金属陶瓷中各元素和碳化钛的含量为：Ni：4-50％，Fe：2-40％，Si：0.5-30％，Cr：0.4-30％，Al：0.05-7％，Re稀土元素：0-6％，碳化钛或碳化钛与氮化钛：30-80％。

硅化物合金粉是按以上材料配比，经熔炼惰性气体雾化预制成的；然后再将硅化物合金粉与碳化钛粉混合，球磨，制粒，模压成型，脱蜡，真空烧结，其条件是温度1370-1450℃，时间30-60min，即可制得硅化物合金-碳化钛金属陶瓷。

本发明的特点是：它与现有的技术使用几种纯金属粉与碳化钛配合制得碳化钛金属陶瓷不同。本项发明的另一技术特征是以按材料设计配比原料经熔炼惰性气体雾化预制硅化物合金粉为原料与碳化钛复合制备金属陶瓷。以往的金属陶瓷用纯金属粉为原料，纯金属粉易氧化，不好保存，给生产带来麻烦。硅化物预合金粉不易氧化，便于生产管理。硅化物合金-碳化钛金属陶瓷的性能比现有的碳化钛金属陶瓷有更高的耐高温氧化抗熔盐热腐蚀性能。可以满足现代科技与工业对同时具有高硬度高耐磨性又耐高温氧化抗熔盐热腐蚀材料的需求。

具体实施例

本发明是以新型硅化物合金为烧结相与碳化钛复合制成金属陶瓷。

其中硅化物合金的化学成分质量百分数范围为：Ni：10-80％，Fe：10-70％，Si：2-40％，Cr：3-40％，C：0-3％，Al：0.05-10％，Re(稀土元素)：0-10％。不含昂贵稀缺元素。

硅化物合金是一类原位内生金属间化合物(这里是硅化物)镍铁基合金。其铸态显微组织结构特征是，镍铁合金基体上分布有M₃Si(M可以是Ni，Cr，Fe等元素，如：Ni₃Si，Cr₃Si等)，M₂₂Si₇(M可以是Ni，Cr等元素)等多元硅化物，以及M₇C₃，M₂₃C₆等碳化物和M₃Al(Ni₃Al)。

与现有的技术使用几种纯金属粉与碳化钛配合制得碳化钛金属陶瓷不同。本项发明的另一技术特征是以按材料设计配比原料经熔炼惰性气体雾化预制硅化物合金粉为原料与碳化钛复合制备金属陶瓷。纯金属粉易氧化，不好保存，给生产带来麻烦。硅化物预合金粉不易氧化，便于生产管理。

硅化物合金-碳化钛金属陶瓷的组成(质量百分数)：硅化物合金粉：20-70％，碳化钛粉：30-80％。这样，在这种硅化物合金-碳化钛金属陶瓷中各元素和碳化钛的含量为：Ni：4-50％，Fe：2-40％，Si：0.5-30％，Cr：0,4-30％，Al0.05-7％，Re(稀土元素)：0-6％，碳化钛或碳化钛与氮化钛：30-80％。

硅化物合金-碳化钛金属陶瓷的制备：按材料组成设计配比将硅化物合金粉，碳化钛粉混合，球磨，制粒，模压成型，脱蜡，真空烧结(1370-1450℃，30-60min)，即可制得硅化物合金-碳化钛金属陶瓷。

硅化物合金-碳化钛金属陶瓷的性能：硅化物合金对碳化钛有较好的润湿烧结，得到致密的硅化物合金-碳化钛金属陶瓷。随材料成分配方与工艺，材料的硬度在HRA80-92范围，抗弯强度1000-1600MPa，致密材料的密度(比重)在5.7-6.1g/cm³。这种硅化物合金-碳化钛金属陶瓷在高温氧化过程中，在其表面形成SiO₂，Cr₂O₃，TiO₂，以及尖晶石型复合氧化物氧化膜，比现有的金属陶瓷有更高的耐氧化性能。且有高的抗熔盐(如：850℃ Na₂SO₄-NaCl熔盐)腐蚀性能。

在制备方法上与现有的技术使用几种纯金属粉与碳化钛配合制得碳化钛金属陶瓷不同。本项发明的另一技术特征是以按材料设计配比原料经熔炼-惰性气体雾化预制硅化物合金粉为原料与碳化钛复合制备金属陶瓷。纯金属粉易氧化，不好保存，给生产带来麻烦。硅化物预合金粉不易氧化，便于生产管理。

Claims

1、一种硅化物合金-碳化钛金属陶瓷，其特征在于：本材料的设计：以一种新型硅化物合金为烧结相与碳化钛复合制成金属陶瓷；材料成分：硅化物合金-碳化钛金属陶瓷的组成，以质量的百分数计：硅化物合金粉：20-70％，碳化钛粉：30-80％；其中硅化物合金是一类原位内生金属间化合物-硅化物-镍铁基合金；其铸态显微组织结构特征是，镍铁合金基体上分布有M₃Si，M可以是Ni，Cr，Fe元素，M₂₂Si₇，M可以是元素Ni，Cr，多元硅化物，以及M₇C₃，M₂₃C₆碳化物和M₃Al，M可以是元素Ni；硅化物合金的化学成分质量百分数范围为：Ni：10-80％，Fe：10-70％，Si：2-40％，Cr：3-40％，C：0-3％，Al：0.05-10％，Re稀土元素：0-10％。

2、根据权利要求1所述的硅化物合金-碳化钛金属陶瓷，其特征在于：各元素和碳化钛的含量为：Ni：4-50％，Fe：2-40％，Si：0.5-30％，Cr：0.4-30％，Al：0.05-7％，Re稀土元素：0-6％，碳化钛或碳化钛与氮化钛：30-80％。

3、根据权利要求1或2所述的硅化物合金-碳化钛金属陶瓷，其特征在于：硅化物合金粉是按以上材料配比，经熔炼惰性气体雾化预制成的；然后再将硅化物合金粉与碳化钛粉混合，球磨，制粒，模压成型，真空烧结，即可制得硅化物合金-碳化钛金属陶瓷。