-SiC复相耐磨陶瓷材料及其制备方法_2

文档序号:8522200阅读:来源:国知局
%左右的聚乙烯醇溶液作为结合剂,结合剂占总配料质量分数的3%?10%。
[0017]首先用振动磨或其它细粉磨细设备把菱镁矿和铝灰进行磨细预处理(使粒度(0.074_),再按所需比例将菱镁矿、铝灰和天然石英粉进行充分的球磨混合形成混合细粉,然后将菱镁矿、铝灰和天然石英粉的混合细粉和不同粒径的SiC颗粒和细粉按上述比例进行配料,通过搅拌机搅拌混合均匀,加入约占坯体总质量3%?10%的临时结合剂(一般可采用浓度为30%左右工业糊精、浓度为30%左右的木质素磺酸钙溶液或浓度为10%左右的聚乙烯醇溶液)压成坯体,将坯体经过10MPa?300MPa冷等静压处理,然后将坯体在50°C干燥4小时,100°C下干燥4h,将坯体置于高温氮气炉内于流动氮气保护下先于1100?1200°C保温I?3h,再于1350?1450°C保温I?5h,最后于1550°C?1750 °C保温2?1h (升温制度:从室温到1000°C升温速率5?8°C /min, 1000°C以上,2?5°C /min)进行烧结,最后在氮气保护下随炉自然冷却到室温即可得到该Sialon-MgAl2O4-SiC复相耐磨陶瓷材料。
[0018]—种Sialon-MgAl2O4-SiC复相耐磨陶瓷材料的制备工艺流程为:
原料一原料预处理(破碎磨细过筛)一初次配料一干法球磨一加入SiC 二次配料一搅拌混合一加入结合剂制成还体一等静压处理一干燥一氮化反应烧结一加工一使用
本发明制备Sialon-MgAl2O4-SiC复相耐磨陶瓷材料不仅能够有效降低耐磨陶瓷的成本,而且可为高铝工业固体废弃物铝灰的零排放资源化利用和菱镁矿的高效利用提供重要的技术途径,制备的复相耐磨陶瓷材料使用性能优良。
[0019]实施例1 原料:
电解铝产生的铝灰,其化学组成(w) -Al2O3 18.02%,AlN 14.13%,Al 18.62%,MgO 7.1%、S12 5.9%,Fe2O3 4.0%,CaO 2.8%,Na2O 2.6%,T12 1.6%,烧失量 12.8%,其它 12.43%,占总配料质量分数的20% ;
菱镁矿(MgCO3含量92.4%)占总配料质量分数的12% ;
天然石英粉(S12含量90.6%,颗粒大小为< 0.074mm)占总配料质量分数的5% ;
SiC(绿碳化硅)占总配料质量分数的63%,其颗粒级配为(占SiC总加入量的质量分数):3?1_大颗粒45%,I?0_中颗粒30%,O?0.15mm小颗粒15%,小于0.074mm细粉10% ;结合剂可采用浓度为30%左右工业糊精,占总配料质量分数的3%。
[0020]原料预处理:
首先用振动磨或其它细粉磨细设备把菱镁矿和铝灰进行磨细预处理,过200目筛。
[0021]初次配料及球磨:
按上述比例将菱镁矿、铝灰和天然石英粉进行配料并球磨4h,形成混合细粉。
[0022]再次配料及混合:
然后将混合细粉和不同粒径的SiC按上述比例进行配料,通过搅拌机搅拌2h,使配料混合均匀。
[0023]成型:
将上述约占坯体总质量3%的浓度为30%左右工业糊精加入到配料中,通过压砖机压制成为试样坯体,试样尺寸为10 X 10 X 80mm,成型压力50MPa。将试样坯体经过冷等静压加压密实,压力200MPa保压Imin。
[0024]干燥:
然后将坯体在50°C干燥4小时,100°C下干燥4h,干燥后试样坯体的水分应控制在小于0.1%。
[0025]氮化反应烧结:
将坯体置于高温氮气炉内于流动氮气保护下先于1200°C保温2h,再于1350°C保温2h,其次于1600°C保温4h (升温制度:从室温到1000°C升温速率5°C /min, 1000°C以上,2°C /min)进行烧结,最后在氮气保护下随炉自然冷却到室温即可得到该Sialon-MgAl2O4-SiC复相耐磨陶瓷材料。
[0026]试样的理化性能为:XRD结果表明其晶相为3丨(:、5丨&1011、1%41204;烧结后试样的显气孔率为7.0%,体积密度为3.15g/cm3,常温抗折强度为192.2MPa ;维式硬度为15.2GPa,耐磨性能良好。
[0027]实施例2
原料:
电解铝产生的铝灰,其化学组成(w) -Al2O3 18.02%,AlN 14.13%,Al 18.62%,MgO 7.1%、S12 5.9%,Fe2O3 4.0%,CaO 2.8%,Na2O 2.6%,T12L 6%,烧失量 12.8%,其它 12.43%,占总配料质量分数的25% ;
菱镁矿(MgCO3含量92.4%)占总配料质量分数的10% ;
天然石英粉(S12含量90.6%,颗粒大小为彡0.074mm)占总配料质量分数的8% ;
SiC(绿碳化硅)占总配料质量分数的52%,其颗粒级配为(占SiC总加入量的质量分数):3?1_大颗粒45%,I?0_中颗粒30%,O?0.15mm小颗粒15%,小于0.074mm细粉10% ;结合剂可采用浓度为10%左右的聚乙烯醇溶液,占总配料质量分数的5%。
[0028]原料预处理:
首先用振动磨或其它细粉磨细设备把菱镁矿和铝灰进行磨细预处理,过200目筛。
[0029]初次配料及球磨:
按上述比例将菱镁矿、铝灰和天然石英粉进行配料并球磨4h,形成混合细粉。
[0030]再次配料及混合:
然后将混合细粉和不同粒径的SiC按上述比例进行配料,通过搅拌机搅拌5h,使配料混合均匀。
[0031]成型:
将上述约占坯体总质量5%的浓度为10%左右的聚乙烯醇溶液加入到配料中,通过压砖机压制成为试样还体,试样尺寸为1X 10 X 80mm,成型压力50MPa。将试样还体经过冷等静压加压密实,压力200MPa保压Imin。
[0032]干燥:
然后将坯体在50°C干燥4小时,100°C下干燥4h,干燥后试样坯体的水分应控制在小于0.1%。
[0033]氮化反应烧结:
将坯体置于高温氮气炉内于流动氮气保护下先于1200°C保温lh,再于1350°C保温3h,其次于1550°C保温6h (升温制度:从室温到1000°C升温速率5°C /min, 1000°C以上,2°C /min)进行烧结,最后在氮气保护下随炉自然冷却到室温即可得到该Sialon-MgAl2O4-SiC复相耐磨陶瓷材料。
[0034]试样的理化性能为:XRD结果表明其晶相为3丨(:、5丨&1011、1%41204;烧结后试样的显气孔率为8.5%,体积密度为3.lOg/cm3,常温抗折强度为184.8MPa ;维式硬度为15.0GPa,耐磨性能良好。
[0035]实施例3 原料:
电解铝产生的铝灰,其化学组成-Al2O3 18.02%,AlN 14.13%,A118.62%、MgO 7.1%、S12 5.9%,Fe2O3 4.0%,CaO 2.8%,Na2O 2.6%,T12L 6%,烧失量 12.8%,其它 12.43%,占总配料质量分数的15% ;
菱镁矿(MgCO3含量92.4%)占总配料质量分数的10% ; 天然石英粉(S12含量90.6%,颗粒大小为彡0.074mm)占总配料质量分数的5% ;
SiC(绿碳化硅)占总配料质量分数的70%,其颗粒级配为(占SiC总加入量的质量分数):3?1_大颗粒45%,I?0_中颗粒30%,O?0.15mm小颗粒15%,小于0.074mm细粉10% ;结合剂可采用浓度为30%左右的木质素磺酸钙溶液,占总配料质量分数的3%。
[0036]原料预处理:
首先用振动磨或其它细粉磨细设备把菱镁矿和铝灰进行磨细预处理,过200目筛。
[0037]初次配料及球磨:
按上述比例将菱镁矿、铝灰和天然石英粉进行配料并球磨6h,形成混合细粉。
[0038]再次配料及混合:
然后将混合细粉和不同粒径的SiC按上述比例进行配料,通过搅拌机搅拌5h,使配料混合均匀。
[0039]成型:
将上述约占坯体总质量3%的浓度为30%左右的木质素磺酸钙溶液加入到配料中,通过压砖机压制成为试样还体,试样尺寸为1X 10 X 80mm,成型压力50MPa。将试样还体经过冷等静压加压密实,压力200MPa保压Imin。
[0040]干燥:
然后将坯体在50°C干燥4小时,100°C下干燥4h,干燥后试样坯体的水分应控制在小于0.1%。
[0041]氮化反应烧结:
将坯体置于高温氮气炉内于流动氮气保护下先于1200°C保温2h,再于1350°C保温2h,其次于1650°C保温4h (升温制度:从室温到1000°C升温速率5°C /min, 1000°C以上,2°C /min)进行烧结,最后在氮气保护下随炉自然冷却到室温即可得到该Sialon-MgAl2O4-SiC复相耐磨陶瓷材料。
[0042]试样的理化性能为:XRD结果表明其晶相为3丨(:、5丨&am
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