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一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝的制作方法

文檔序號:1855070閱讀:297來源:國知局
專利名稱:一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝的制作方法
一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于先進制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝,該噴嘴特別適用于水煤漿鍋爐燃燒器中的噴嘴。二、背景技術(shù)
噴嘴是水煤漿燃燒器中的關(guān)鍵部件,其耐磨性能決定噴嘴的使用壽命,并直接影響水煤漿應(yīng)用的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。水煤漿噴嘴工作時,具有內(nèi)部溫差大、沖蝕介質(zhì)多相、沖蝕角度多變和內(nèi)部多種應(yīng)力并存等特點。水煤漿噴嘴不僅要充當(dāng)霧化嘴對水煤漿進行霧化,而且要起到燒嘴的作用。由于水煤漿噴嘴不同部位的工作條件不一樣,導(dǎo)致噴嘴入口、中間和出口部磨損不同。噴嘴出口部位面向高溫的鍋爐爐膛,強烈的熱輻射使噴嘴端表面溫度較高,易導(dǎo)致噴嘴內(nèi)部出現(xiàn)較大的溫度梯度和熱應(yīng)力,因此,水煤漿噴嘴出口部的磨損往往比噴嘴入口和中間部位嚴重的多。國內(nèi)外常用的水煤漿噴嘴材料有耐熱鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷。耐熱鋼和硬質(zhì)合金水煤漿噴嘴的硬度較低、耐磨性和耐熱性較差。而陶瓷水煤漿噴嘴的硬度、耐磨性和耐熱性比耐熱鋼和硬質(zhì)合金高,但是陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力較差。為此,急需尋求一種新的技術(shù),來提高陶瓷水煤漿噴嘴出口部的抗熱沖擊能力, 以延長其使用壽命。中國專利“專利號ZL 200510042269. 7”報道了一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝,該陶瓷水煤漿噴嘴的成分含有SiC和(W,Ti) C固溶體,通過控制陶瓷水煤漿噴嘴的成分,使(W,Ti)C固溶體的含量沿噴嘴軸向呈梯度變化,從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴在使用過程中的熱應(yīng)力,提高其抗熱沖擊能力。三、發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝,該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成,出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu),入口部采用耐熱鋼。 由于出口部陶瓷層間熱膨脹系數(shù)的差異使得噴嘴出口部在熱壓燒結(jié)后形成一定的殘余壓應(yīng)力,從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴出口部在使用過程中的熱應(yīng)力,提高其抗熱沖擊能力。
本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的。
一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝,其特征是該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成,出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu),入口部采用耐熱鋼材質(zhì);出口部的陶瓷成分含有A1203、TiB2 和TiC,出口部陶瓷表層材料為Al203/TiB2,中間疊層材料為Al203/TiC,疊層數(shù)量大于或等于2,其制備工藝步驟如下
(1)以Al2O3為基體,以TiB2和TiC為強化相,配置TiB2含量為35%的Al2O3AiB2 陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末(質(zhì)量百分比)。
(2)將配置好的Al203/Ti&和Al203/TiC復(fù)合粉末分別進行強化球磨,以乙醇作為介質(zhì),球磨時間100 150小時;
(3)將球磨好的Al203/TiB2和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥,干燥后采用200目的篩在有氮氣保護的櫥中過篩;
(4)將干燥好的Al2O3Am2復(fù)合粉末裝入凸狀形的石墨模具中攤平,再裝入Al2O3/ TiC粉末,預(yù)壓;重復(fù)以上操作2 10次;
(5)以氮氣作為燒結(jié)氣氛,在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷,熱壓燒結(jié)溫度范圍為1600 1800°C,壓力為32 !35MPa,保溫時間為10 30min ;
(6)將熱壓燒結(jié)制備的凸形狀的疊層陶瓷與凹型結(jié)構(gòu)的耐熱鋼進行熱裝配,裝配過程如下先將耐熱鋼部分加熱,其內(nèi)孔直徑受熱而膨脹,然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔,再冷卻至室溫,使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過程中緊緊地配合在一起,即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
通過上述工藝制備的疊層陶瓷水煤漿噴嘴,由于出口部陶瓷層間熱膨脹系數(shù)的差異使得噴嘴出口部在熱壓燒結(jié)后形成一定的殘余壓應(yīng)力,從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴在使用過程中的熱應(yīng)力,提高其抗熱沖擊能力。該陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力比普通均質(zhì)陶瓷水煤漿噴嘴顯著增強,使用壽命大大提高。四

圖1為本發(fā)明的疊層陶瓷水煤漿噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為噴嘴入口部、2為噴嘴出口部、3為Al2O3AiB2層、4為Al2O3AiC層、5為耐熱鋼。五具體實施例方式
下面給出本發(fā)明的二個最佳實施例
實施例一以Al2O3為基體,以TB2和TiC為強化相,配置TB2含量為35 %的Al2O3/ TiB2陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末;將配置好的Al203/Ti& 和Al203/TiC復(fù)合粉末分別進行強化球磨,以乙醇作為介質(zhì),球磨時間140小時;將球磨好的 Al2O3AiB2和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥,干燥后采用200目的篩在有氮氣保護的櫥中過篩;將干燥好的Al203/Ti&復(fù)合粉末裝入石墨模具中攤平,再裝入Al2O3/ TiC粉末,預(yù)壓;重復(fù)以上操作4次;以氮氣作為燒結(jié)氣氛,在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷,燒結(jié)溫度為1650°C,壓力為32MPa,保溫時間為15min。將熱壓燒結(jié)制備的疊層陶瓷與耐熱鋼進行熱裝配,裝配過程如下先將耐熱鋼部分加熱,其內(nèi)孔直徑由于熱脹冷縮而膨脹,然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔,再冷卻至室溫,使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過程中緊緊地配合在一起,即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
實施例二 以Al2O3為基體,以TW2和TiC為強化相,配置TW2含量為35 %的Al2O3/ TiB2陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末;將配置好的Al203/Ti& 和Al203/TiC復(fù)合粉末分別進行強化球磨,以乙醇作為介質(zhì),球磨時間120小時;將球磨好的 Al2O3AiB2和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥,干燥后采用200目的篩在有氮氣保護的櫥中過篩;將干燥好的Al203/Ti&復(fù)合粉末裝入石墨模具中攤平,再裝入Al2O3/ TiC粉末,預(yù)壓;重復(fù)以上操作8次;以氮氣作為燒結(jié)氣氛,在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷,燒結(jié)溫度為1750°C,壓力為35MPa,保溫時間為25min。將熱壓燒結(jié)制備的疊層陶瓷與耐熱鋼進行熱裝配,裝配過程如下先將耐熱鋼部分加熱,其內(nèi)孔直徑由于熱脹冷縮而膨脹,然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔,再冷卻至室溫,使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過程中緊緊地配合在一起,即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
權(quán)利要求
1. 一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝,其特征是該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成, 出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu),入口部采用耐熱鋼材質(zhì);出口部的陶瓷成分含有A1203、TiB2和 TiC,出口部陶瓷表層材料為Al203/TiB2,中間疊層材料為Al203/TiC,疊層數(shù)量大于或等于 2,其制備工藝步驟如下(1)以Al2O3為基體,以TiB2和TiC為強化相,配置TiB2含量為35%的Al2O3AiB2陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末(質(zhì)量百分比)。(2)將配置好的Al203/Ti&*Al203/TiC復(fù)合粉末分別進行強化球磨,以乙醇作為介質(zhì), 球磨時間100 150小時;(3)將球磨好的Al203/Ti&和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥,干燥后采用200目的篩在有氮氣保護的櫥中過篩;(4)將干燥好的Al203/Ti&復(fù)合粉末裝入凸狀形的石墨模具中攤平,再裝入Al203/TiC 粉末,預(yù)壓;重復(fù)以上操作2 10次;(5)以氮氣作為燒結(jié)氣氛,在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷,熱壓燒結(jié)溫度范圍為1600 1800°C,壓力為32 !35MPa,保溫時間為10 30min ;(6)將熱壓燒結(jié)制備的凸形狀的疊層陶瓷與凹型結(jié)構(gòu)的耐熱鋼進行熱裝配,裝配過程如下先將耐熱鋼部分加熱,其內(nèi)孔直徑受熱而膨脹,然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔,再冷卻至室溫,使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過程中緊緊地配合在一起,即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明屬于先進制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝。該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成,出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu),入口部采用耐熱鋼。由于出口部陶瓷層間熱膨脹系數(shù)的差異使得噴嘴出口部在熱壓燒結(jié)后形成一定的殘余壓應(yīng)力,從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴出口部在使用過程中的熱應(yīng)力,提高其抗熱沖擊能力。采用該工藝制備的陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力比普通均質(zhì)陶瓷水煤漿噴嘴顯著增強,使用壽命大大提高。
文檔編號C04B35/622GK102537954SQ20111043714
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者鄧建新, 陳揚楊 申請人:山東大學(xué)
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