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一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法

阅读:213发布:2023-03-05

专利汇可以提供一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法。该耐火材料以BN为基体,ZrO2、AlN、Si3N4为添加物,按重量百分比计,其中BN为50-85%、ZrO2为5-30%、AlN为3-30%、Si3N4为2-30%,助烧剂为5%。其制备方法是:按以上配方将混合粉末置于球磨罐中,球磨1-20小时,烘干过筛后,静压 造粒 ,装入 石墨 模具中,在通有N2的 热压 炉中以10-30℃/min的升温速率升至1700-1900℃,保温10-90min,热压压 力 为10-50MPa。本发明所得耐火材料强度高,可用 车床 以及 铣床 精确机加工,结构均匀,整体可靠性高;本发明方法 烧结 温度 低,烧结时间短,工艺简单,成本低。,下面是一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种可机加工高强度耐火材料,其特征在于:该耐火材料以BN为基体,ZrO2、AlN、Si3N4为添加物,按重量百分比计,其中BN为50-85%、 ZrO2为5-30%、AlN为3-30%、Si3N4为
2-30%,助烧剂为5%。
2.按照权利要求1所述的可机加工高强度耐火材料,其特征在于:所述的BN的含量为
60-85%。
3.按照权利要求1所述的可机加工高强度耐火材料,其特征在于:所述的ZrO2的含量为10-30%。
4.按照权利要求1所述的可机加工高强度耐火材料,其特征在于:所述的AlN的含量为5-20%。
5.按照权利要求1所述的可机加工高强度耐火材料,其特征在于:所述的Si3N4的含量为2-20%。
6.一种可机加工高强度耐火材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将重量百分比分别为50-85%的BN,5-30%的ZrO2,3-30%的AlN,2-30%的Si3N4以及
5%的助烧剂粉末混合得到初始粉料;
2)将初始粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨1-20小时,于烘箱中烘干;
3)将烘干的粉末过筛,于2-80MPa下静压造粒得到坯体;
4)将静压得到的坯体破碎,过30-50目筛得到粉料;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以10-30℃/min的升温速率升至1700-1900℃,保温10-90min,热压压为10-50MPa,烧制成可机加工高强度耐火材料。
7.按照权利要求6所述的可机加工高强度耐火材料的制备方法,其特征在于:球磨时球料比为3-15:1。
8.按照权利要求6所述的可机加工高强度耐火材料的制备方法,其特征在于:步骤3)过筛后的BN粉末平均粒度为0.5-5μm,ZrO2、AlN、Si3N4粉末平均粒度为1-10μm。

说明书全文

一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高温结构耐火材料领域,具体涉及一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 现代冶金等相关工业需要高温结构耐火材料具有优异的综合性能,其中尤以学性能、抗热震性、抗化性以及可机加工性最为重要。六方氮化(h-BN)作为一种高温结构耐火材料,具有极高的熔点,良好的高温化学稳定性、抗热震性以及可机加工性,因此被广泛地应用于冶金工业中。但是,BN耐火材料的强度很低,高纯h-BN制品的抗压强度仅为50MPa,这在一定程度上限制了BN耐火材料在高温高氧环境中的应用。另外,h-BN中的 B原子与N原子通过强烈的共价键结合,其自扩散系数非常的低,且片状BN在烧结过程中时易形成卡片式搭桥结构,因此烧结h-BN制品的相对密度很难达到90%以上,这也在一定程度上降低了其力学性能,进一步限制了其应用。
[0003] 目前国内外的专利主要是通过添加高强度的成分来提高BN耐火材料的力学性能,但是却在一定程度上降低了BN耐火材料的可机加工性,不利于其高温下的应用。因此,获得一种力学性能以及可机加工性均十分优异的BN耐火材料显得尤为迫切。
[0004] 为获得一种力学性能以及可机加工性均十分优异的BN耐火材料,本发明选用多种添加物,在提高BN耐火材料强度的同时,保证了优异的可加工性,利用简单的生产工艺,制备出综合性能十分优异的可机加工高强度耐火材料,填补国内外在这一方面的空白。

发明内容

[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法。
[0006] 本发明的技术方案是:
[0007] 可机加工高强度耐火材料以BN为基体,ZrO2、AlN、Si3N4为添加物,按重量百分比计,其中BN为50-85%、 ZrO2为5-30%、AlN为3-30%、Si3N4为2-30%,助烧剂为5%。
[0008] 所述的BN的优选含量为60-85%。
[0009] ZrO2的优选含量为10-30%。
[0010] AlN的优选含量为5-20%。
[0011] Si3N4的优选含量为2-20%。
[0012] 可机加工高强度耐火材料的制备方法的步骤如下:
[0013] 1)将重量百分比分别为50-85%的BN,5-30%的ZrO2,3-30%的AlN,2-30%的Si3N4以及5%的助烧剂粉末混合得到初始粉料;
[0014] 2)将初始粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨1-20小时,于烘箱中烘干;
[0015] 3)将烘干的粉末过筛,于2-80MPa下静压造粒得到坯体;
[0016] 4)将静压得到的坯体破碎,过30-50目筛得到粉料;
[0017] 5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以10-30℃/min的升温速率升至1700-1900℃,保温10-90min,热压压力为10-50MPa,烧制成可机加工高强度耐火材料。
[0018] 球磨时球料比为3-15:1。
[0019] 步骤3)过筛后的BN粉末平均粒度为0.5-5μm,ZrO2、AlN、Si3N4粉末平均粒度为1-10μm。
[0020] 本发明与现有技术相比具有的有益效果:
[0021] 1)制备出来的可机加工高强度耐火材料强度高,可用车床以及铣床精确机加工,结构均匀,整体可靠性高;
[0022] 2)烧结温度低,烧结时间短,工艺简单,成本低。

具体实施方式

[0023] 实施例1
[0024] 1)将重量百分比分别为85%的BN,5%的ZrO2,3%的AlN,2%的Si3N4粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
[0025] 2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨1小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为5μm,ZrO2、AlN、Si3N4粉末平均粒度为10μm;
[0026] 3)将烘干的粉末过筛,于2MPa下静压造粒;
[0027] 4)将静压得到的坯体破碎,过30目筛;
[0028] 5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以10℃/min的升温速率升至1700℃,保温10min,热压压力为10MPa,烧制成可机加工高强度耐火材料。
[0029] 实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的可机加工高强度耐火材料抗压强度为179MPa,抗折强度为74MPa,可用车床以及铣床精确机加工。
[0030] 实施例2
[0031] 1)将重量百分比分别为65%的BN,15%的ZrO2,3%的AlN,2%的Si3N4粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
[0032] 2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨5小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为3μm,ZrO2、AlN、Si3N4粉末平均粒度为5μm;
[0033] 3)将烘干的粉末过筛,于20MPa下静压造粒;
[0034] 4)将静压得到的坯体破碎,过50目筛;
[0035] 5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以20℃/min的升温速率升至1700℃,保温30min,热压压力为20MPa,烧制成可机加工高强度耐火材料。
[0036] 实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的可机加工高强度耐火材料抗压强度为265MPa,抗折强度为97MPa,可用车床以及铣床精确机加工。
[0037] 实施例3
[0038] 1)将重量百分比分别为60%的BN,30%的ZrO2,3%的AlN,2%的Si3N4粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
[0039] 2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨10小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为1μm,ZrO2、AlN、Si3N4粉末平均粒度为3μm;
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