专利名称：一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着钢铁熔炼技术的日益进步，薄带连铸技术已开始从实验室的研发阶段，逐渐进入大规模工业应用的阶段，作为薄带连铸技术关键部件-侧封板的需求进一步增加。特别是特种钢冶炼技术的进步发展，对侧封板的多样性和高性能都有广泛的需求。先进的侧封板材料的研制和开发对钢铁冶金行业具有深远的影响和特殊的价值。目前侧封板材料大体分为两类一类为传统材料，多采用粘土砖、高铝砖、石英及熔融石英、陶瓷材料(BN、Sialon, ZrO2, Al2O3等)以及复合材料(如Al2O3-C等)。但材料的制备成本高，使用寿命低，能源消耗大，环境污染严重，性能不能满足现代钢铁行业的需求，无法满足生产高品质钢的熔炼要求；另一类为近期研发的现代材料，多为陶瓷复合材料体系，如&02/BN、SiC/BN、Si3N4/BN、Sialon/BN、A1N-BN、A10N/BN、A1203/BN、Ca0/Zr02/BN 等。其大部分材料体系还处于实验室研发阶段，技术还未成熟，国内尚无能力进行大规模的生产。主要存在的问题集中在侧封板的绝热性差，热导率较高，使带宽方向温度分布不均勻，从而导致薄带在带宽方向品质不均勻，严重时甚至使侧封板附近的熔融金属先凝固而卡辊，不仅损坏侧封板，降低侧封板的使用寿命，还将导致薄带钢的缺陷。连铸轧辊与侧封板过度的磨损，容易形成磨损沟道造成侧封不严，导致熔融金属流入侧封板与辊子端面间的间隙，使薄带边缘产生飞边、毛刺或被撕裂，造成薄带边缘缺损。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统侧封板的热导率高、磨损严重、密封差、不可二次加工和重复利用，制备成本高、能源消耗大的问题而提供了一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法。本发明一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂组成；其中添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本发明一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法可以按以下步骤实现一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1. 5 10 1， 球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在 100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中进行热压烧结、无压烧结、气压烧结或热等静压烧结，至烧结温度点1000 2000°C时，保温 0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。
本发明制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的致密度为94% -99%，室温下三点弯曲法测试的抗弯强度为260 420MPa，用单边切口梁法测试的断裂韧性为3 8MPa -m172 ；本发明制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料在室温条件与金属镍的相互摩擦系数处于0. 2 0. 7之间，与钢水的润湿角大于140度。由此可见，本发明制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料具有良好的力学性能和可加工性能，与钢水基本不润湿和具有较低的摩擦系数，有效的提高了陶瓷复合材料的抗钢水侵蚀性能和抗摩擦磨损性能， 是现阶段适用于制备侧封板材料的可用候选材料。本发明方法中制备成本和二次再利用成本低，能源相对消耗小，能够很好的应用于制备钢铁行业薄带连铸生产线中的关键部件-侧封板。
图1是具体实施方式
四十二制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料在45号钢液侵蚀20min后的界面形貌图；图2是具体实施方式
四十二制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料在2. 4N载荷下磨痕的SEM照片；图3是具体实施方式
四十二制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料在2. 4N载荷下的摩擦系数；图4是具体实施方式
四十二制备的用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料于lOm/min滑动速率下的摩擦系数。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和20Z0 30%的添加剂组成；其中添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是氧化物为氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化钇、氧化镱、氧化铈、氧化镧中的一种或其中几种的组合；碳化物为碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆中的一种或其中几种的组合；氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化锆中的一种或其中几种的组合；硼化物为硼化钛、硼化锆、硼化铪、硼化镧中的一种或其中几种的组合；金属单质为金属铝、金属钛、金属锆中的一种或其中几种的组合；无机物单质为单质硼、单质硅、单质碳、单质硫中的一种或其中几种的组合。其他与具体实施方式
一相同。本实施方式中当氧化物为组合物时，各种氧化物按任意比例组合；当碳化物为组合物时，各种碳化物按任意比例组合；当氮化物为组合物时，各种氮化物按任意比例组合； 当硼化物为组合物时，各种硼化物按任意比例组合；当金属单质为组合物时，各种金属单质按任意比例组合；当无机物单质为组合物时，各种无机物单质按任意比例组合。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
二不同的是无机物单质中的单质碳还可以为有机物的裂解产物，其中有机物为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂或浙青中的一种或其中几种的组合。其他与具体实施方式
二相同。本实施方式中当有机物为组合物时，各种组合物按任意比例组合。
具体实施方式
四本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70% 的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质； 三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中进行热压烧结、无压烧结、气压烧结或热等静压烧结，至烧结温度点1000 2000°C时，保温0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是所述氧化物为氧化硅、 氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化钇、氧化镱、氧化铈、氧化镧中的一种或其中几种的组合；碳化物为碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆中的一种或其中几种的组合；氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化锆中的一种或其中几种的组合；硼化物为硼化钛、硼化锆、硼化铪、硼化镧中的一种或其中几种的组合；金属单质为金属铝、金属钛、金属锆中的一种或其中几种的组合；无机物单质为单质硼、单质硅、单质碳、单质硫中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当氧化物为组合物时，各种氧化物按任意比例组合；当碳化物为组合物时，各种碳化物按任意比例组合；当氮化物为组合物时，各种氮化物按任意比例组合； 当硼化物为组合物时，各种硼化物按任意比例组合；当金属单质为组合物时，各种金属单质按任意比例组合；当无机物单质为组合物时，各种无机物单质按任意比例组合。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
五不同的是无机物单质中的单质碳还可以为有机物的裂解产物，其中有机物为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂或浙青中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当有机物为组合物时，各种组合物按任意比例组合。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四至六之一不同的是步骤四中热压烧结按以下操作进行在氩气气氛、氮气气氛或真空条件下，温度为1500 1700°C、压力为 20 50MPa进行烧结。其他步骤和参数与具体实施方式
四至六之一相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
四至六之一不同的是步骤四中无压烧结按以下操作进行在温度为1400 2000°C条件下进行烧结。其他步骤和参数与具体实施方式
四至六之一相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
四至六之一不同的是步骤四中气压烧结按以下操作进行在气压压力为0. 5 10. OMPa，温度为1400 2000°C条件下进行烧结。其他步骤和参数与具体实施方式
四至六之一相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
四至六之一不同的是步骤四中热等静压烧结按以下操作进行在温度为1500 1900°C，压力为50 300MI^条件下进行烧结。 其他步骤和参数与具体实施方式
四至六之一相同。
具体实施方式
十一本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、45%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氧化硅。
具体实施方式
十二 本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、45%的氮化硼和15%的添加剂组成；其中添加剂为氧化铝和氧化钇的组合，氧化铝与氧化钇的体积比为2 5。
具体实施方式
十三本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂组成；其中添加剂为碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
十四本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、50%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为碳化硅。
具体实施方式
十五本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、45%的氮化硼和15%的添加剂组成；其中添加剂为碳化硅和碳化硼的组合，碳化硅与碳化硼的体积比为4 1。
具体实施方式
十六本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂组成；其中添加剂为氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化锆中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
十七本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、55%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氮化硅。
具体实施方式
十八本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、45%的氮化硼和15%的添加剂组成；其中添加剂为氮化硅和氮化铝的组合，氮化硅与氮化铝的体积比为1 1。
具体实施方式
十九本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂组成；其中添加剂为硼化钛、硼化锆、硼化铪、硼化镧中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
二十本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、55%的氮化硼和5%的添加剂组成；其中添加剂为硼化锆。
具体实施方式
二十一本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、45%的氮化硼和15%的添加剂组成；其中添加剂为硼化锆和硼化镧的组合，硼化锆与硼化镧的体积比为1 2。
具体实施方式
二十二 本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂组成；其中添加剂为金属铝、金属钛、金属锆中的一种或其中几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
二十三本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、55%的氮化硼和5%的添加剂组成；其中添加剂为金属锆。
具体实施方式
二十四本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂组成；其中添加剂为单质硼、单质硅、单质碳、单质硫或有机物的裂解产物，其中有机物为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂或浙青中的一种或几种的组合。本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
二十五本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、55%的氮化硼和5%的添加剂组成；其中添加剂为单质碳。
具体实施方式
二十六本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、55%的氮化硼和5%的添加剂组成；其中添加剂为浙青。
具体实施方式
二十七本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂组成；其中添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质及无机物单质中的两种或两种以上的组
I=I O本实施方式中当添加剂为组合物时，各种添加剂按任意比组合。
具体实施方式
二十八本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、45%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氧化硼和碳化硅的组合，氧化硼与碳化硅的体积比为2 1。
具体实施方式
二十九本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、45%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氧化硼和氮化铝的组合，氧化硼与氮化铝的体积比为2 1。
具体实施方式
三十本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、45%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氧化硼和单质碳的组合，氧化硼与单质碳的体积比为2 5。
具体实施方式
三十一本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由45%的氧化锆、45%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氧化硼和碳化硼的组合，氧化硼与碳化硼的体积比为1 1。
具体实施方式
三十二本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由40%的氧化锆、45%的氮化硼和10%的添加剂组成；其中添加剂为氧化硼、碳化硅和氮化铝的组合，氧化硼、碳化硅与氮化铝的体积比为4 2 1。
具体实施方式
三十三本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中进行热压烧结、无压烧结、气压烧结或热等静压烧结，至烧结温度点 1000 2000°C时，保温0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三十四本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在氩气气氛、氮气气氛或真空条件下进行热压烧结，温度为1500 1700°C，压力为20 50MPa，保温0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三十五本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合15 ^h，采用聚乙烯混料筒、钢混料筒或陶瓷混料筒球磨混合，磨球为钢球、硬质合金球或氧化锆球，球料比为2. 5 8 1，以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后放置于旋转蒸发仪中进行干燥得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中，置于温度为1600°C、真空的条件下热压烧结，烧结压力为20 50MPa，保温lh，即得用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三十六本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在温度为1400 2000°C的条件下进行无压烧结，保温0.5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三十七本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2 0Z0 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合10 30h，球料质量比为2 8 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质； 三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在温度为1600°C的条件下进行无压烧结，保温0.5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三十八本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在气压压力为0. 5 10. OMPa，温度为1400 2000°C条件下进行气压烧结，保温0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
三十九本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合20h，球料质量比为8 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在150°C下干燥20h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在气压压力为5MPa，温度为1600°C条件下进行气压烧结，保温lh，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
四十本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和20Z0 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在温度为1500 1900°C、压力为50 300MPa条件下进行热等静压烧结， 保温0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
四十一本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合20h，球料质量比为9 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在120°C下干燥Mh，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中在温度为 1800°C、压力为IOOMPa条件下进行热等静压烧结，保温他，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。本实施方式中所述的添加剂为组合物时，各成分间为任意比。
具体实施方式
四十二 本实施方式一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的方法，其特征在于它是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取40%的氧化锆、 50%的氮化硼和10%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合Mh，球料质量比为 5 1，球磨时以体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中，在真空条件下，温度为1800°C、压力为30MPa进行热压烧结，即得到一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为碳化硼、碳和二氧化硅，碳化硼、碳与二氧化硅体积比为2 1 1。
权利要求
1.一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料，其特征在于所述用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料按体积分数由20 % 70 %的氧化锆、20 % 70 %的氮化硼和2 % 30 %的添加剂组成；其中添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料，其特征在于氧化物为氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化钇、氧化镱、氧化铈、氧化镧中的一种或其中几种的组合；碳化物为碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆中的一种或其中几种的组合；氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化锆中的一种或其中几种的组合；硼化物为硼化钛、硼化锆、硼化铪、硼化镧中的一种或其中几种的组合；金属单质为铝、钛、锆中的一种或其中几种的组合；无机物单质为单质硼、单质硅、单质碳、单质硫中的一种或其中几种的组合。
3.根据权利要求2所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料，其特征在于无机物单质中的单质碳还可以为有机物的裂解产物，其中有机物为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂或浙青中的一种或其中几种的组合。
4.制备权利要求1所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的方法，其特征在于它是按以下步骤实现的一、称取原料按体积分数称取20% 70%的氧化锆、20% 70%的氮化硼和2% 30%的添加剂；二、将步骤一称取的原料球磨混合8 36h，球料质量比为1.5 10 1，球磨时以蒸馏水、乙醇、丙酮或体积分数为98%的乙醇作为分散介质；三、球磨混合后在100 150°C下干燥12 48h，得到均勻的混合粉末；四、将混合粉末放入石墨模具中进行热压烧结、无压烧结、气压烧结或热等静压烧结，至烧结温度点 1000 2000°C时，保温0. 5 10h，然后随炉冷却，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料；其中步骤一中的添加剂为氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金属单质、无机物单质中的一种或其中几种的组合。
5.根据权利要求4所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于所述氧化物为氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钛、氧化钇、氧化镱、氧化铈、氧化镧中的一种或其中几种的组合；碳化物为碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆中的一种或其中几种的组合；氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化锆中的一种或其中几种的组合；硼化物为硼化钛、硼化锆、硼化铪、硼化镧中的一种或其中几种的组合；金属单质为金属铝、金属钛、金属锆中的一种或其中几种的组合；无机物单质为单质硼、单质硅、单质碳、单质硫中的一种或其中几种的组合。
6.根据权利要求5所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于无机物单质中的单质碳还可以为有机物的裂解产物，其中有机物为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂或浙青中的一种或其中几种的组合。
7.根据权利要求4、5或6所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中热压烧结按以下操作进行在氩气气氛、氮气气氛或真空条件下， 温度为1500 1700°C、压力为20 50MPa进行烧结。
8.根据权利要求4、5或6所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中无压烧结按以下操作进行在温度为1400 2000°C条件下进行烧结。
9.根据权利要求4、5或6所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中气压烧结按以下操作进行在气压压力为0. 5 10. OMPa，温度为 1400 2000°C条件下进行烧结。
10.根据权利要求4、5或6所述的一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中热等静压烧结按以下操作进行在温度为1500 1900°C，压力为 50 300MPa条件下进行烧结。
全文摘要
一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法，它涉及一种陶瓷复合材料及其制备方法。它要解决传统侧封板的热导率高、磨损严重、密封差、不可二次加工和重复利用，制备成本高、能源消耗大的问题。本陶瓷复合材料由氧化锆、氮化硼和添加剂组成。制备方法一、称取原料；二、将原料球磨混合；三、干燥得到均匀的混合粉末；四、将混合粉末热压烧结、无压烧结、气压烧结或热等静压烧结，即得到用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料。本陶瓷复合材料致密度为94％～99％，室温下三点弯曲法测试的抗弯强度为260～420MPa，用单边切口梁法测试的断裂韧性为3～8MPa·m1/2。广泛应用于侧封板材料领域中。
文档编号C04B35/583GK102173792SQ20111004324
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者周玉, 王玉金, 贾德昌, 陈磊 申请人:哈尔滨工业大学