用于工业高温管道的耐磨抗蚀复合陶瓷及其制备方法[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35(T850°C，要长期承受1(T15 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关出。[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。
[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:` 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。[0006]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。[0007]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。
[0008]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。
[0009]优选的,第一步中,各组分原料的粉粒粒度小于I μ m。
[0010]优选的，第二步中，所述的热加压温度为1700°C。
[0011]优选的，第二步中，所述的热加压压力为300Kg/cm2。
[0012]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。
[0013]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、钥丝等。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。
[0014]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:
抗压强度≥550Mpa;抗折强度≥20 Mpa ;莫氏硬度≥8.5 ;体积密度≥3.2 g/cm3 ;气孔率≤5%;热震稳定性(1100°C水冷)≥60次；线膨胀系数+0.2%;断裂韧性KIC≥4.8MPa.m1/2 ;抗弯强度≥280MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)≥12 ;热膨胀系数:7.2X10-6 m/ K ;使用温度≤1lOO℃。本发明与现有技术相比，具有如下优点:
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。



[0015]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。

[0016]以下结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
[0017]实施例1
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。
[0018]第一步:按照质量配比取各组分原料，将其制成粒度小于Iym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。
[0019]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160(TC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。
[0020]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:
抗压强度≥550Mpa;抗折强度≥20 Mpa ;莫氏硬度≥8.5 ;体积密度≥3.2 g/cm3 ;气孔率≤5%;热震稳定性(1100°C水冷)≥60次；线膨胀系数+0.2%;断裂韧性KIC≤4.8MPa.m1/2 ;抗弯强度≤280MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)≤12 ;热膨胀系数:7.2X10-6 m/ K;使用温度≤IlOO0C0
[0021]实施例2
氧化招40%、莫来石20%、碳化娃15%、氮化娃5%、氧化镁5%、氧化错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。
[0022]第一步:按照质量配比取各组分原料，将其制成粒度小于Iym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。
[0023]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180(TC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。
[0024]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:
抗压强度≤556Mpa;抗折强度≤21 Mpa ;莫氏硬度≤8.6 ;体积密度≤3.3 g/cm3 ;气孔率≤4.3% ;热震稳定性(110(TC水冷)≤62次；线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC≤4.9MPa.m1/2 ;抗弯强度≤286MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)≤13 ;热膨胀系数:7.2X10-6 m/ K ;使用温度≤10000C0
[0025]实施例3
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。
[0026]第一步:按照质量配比取各组分原料，将其制成粒度小于Iym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。
[0027]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160(TC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。
[0028]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:
抗压强度≤559Mpa;抗折强度≤24 Mpa ;莫氏硬度≤8.8 ;体积密度≤3.4 g/cm3 ;气孔率 ≤4.8% ;热震稳定性(110(TC水冷)≤65次；线膨胀系数+0.2% ;断裂韧性KIC≤4.9MPa.m1/2 ;抗弯强度≤288MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)≤13 ;热膨胀系数:7.2X10-6 m/ K ;使用温度 ≤1060。。。
[0029]实施例4
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。
[0030]第一步:按照质量配比取各组分原料，将其制成粒度小于Iym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。
[0031]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180(TC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。
[0032]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:
抗压强度≤560Mpa ;抗折强度≤23Mpa ;莫氏硬度≤8.9 ;体积密度≤3.5g/cm3 ；气孔率≤4.7%;热震稳定性(11001:水冷)> 62次；线膨胀系数+0.2%;断裂韧性KIC≥4.4MPa.m1/2 ;抗弯强度≥286MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)≥13 ;热膨胀系数:7.2X10—6 m/ K ;使用温度≤1070°C。
[0033]实施例5
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。
[0034]第一步:按照质量配比取各组分原料，将其制成粒度小于Iym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。
[0035]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170(TC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。
[0036]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:
抗压强度≥561Mpa ;抗折强度≥21 Mpa ;莫氏硬度≥8.8 ;体积密度≥3.7g/cm3;气孔率≥4.7%;热震稳定性(11001:水冷)≥67次；线膨胀系数+0.2%;断裂韧性KIC≥5.2.MPa.m1/2 ;抗弯强度≤287MPa ;导热系数20ff/Mk ;扯断强度(Mpa)≥14 ;热膨胀系数:7.2 X IO^m/ K ;使用温度≤1020°C。