專利名稱：硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高性能新材料技術領域，特別涉及一種硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷。
背景技術：
本項發(fā)明的是硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷，這是一類以硅化物合金與碳化鈦復合構成的金屬陶瓷?，F(xiàn)有的金屬陶瓷多是以Ni-Mo，Ni-Fe-Mo，Ni-Mo2C，Ni-W，Ni-WC，或是加入其他碳化物形成元素，如Nb，Hf，或是它們的碳化物與金屬鎳或鎳鐵一起作為燒結相與碳化鈦復合制成金屬陶瓷?，F(xiàn)有碳化鈦金屬陶瓷的耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕性能不能滿足現(xiàn)代科技與工業(yè)在機械、冶金、能源、動力、石油化工等領域的有更高硬度、更高耐磨性、更耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕材料的需求。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷，達到性能比現(xiàn)有的碳化鈦金屬陶瓷有更高的耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕性能?？梢詽M足現(xiàn)代科技與工業(yè)對同時具有高硬度高耐磨性又耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕材料的需求。
本發(fā)明的內容是一種硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷，其特征在于本材料的設計以一種新型硅化物合金為燒結相與碳化鈦復合制成金屬陶瓷；材料成分硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的組成，以質量的百分數(shù)計硅化物合金粉20-70％，碳化鈦粉30-80％；其中硅化物合金是一類原位內生金屬間化合物-硅化物-鎳鐵基合金；其鑄態(tài)顯微組織結構特征是，鎳鐵合金基體上分布有(M3Si，M可以是Ni，Cr，F(xiàn)e等元素，M22Si7(M可以是Ni，Cr等元素)等多元硅化物，以及M7C3，M23C6碳化物和M3Al(如Ni3Al)；硅化物合金的化學成分質量百分數(shù)范圍為Ni10-80％，F(xiàn)e10-70％，Si2-40％，Cr3-40％，C0-3％，Al0.05-10％，Re稀土元素0-10％。
硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷中各元素和碳化鈦的含量為Ni4-50％，F(xiàn)e2-40％，Si0.5-30％，Cr0.4-30％，Al0.05-7％，Re稀土元素0-6％，碳化鈦或碳化鈦與氮化鈦30-80％。
硅化物合金粉是按以上材料配比，經(jīng)熔煉惰性氣體霧化預制成的；然后再將硅化物合金粉與碳化鈦粉混合，球磨，制粒，模壓成型，脫蠟，真空燒結，其條件是溫度1370-1450℃，時間30-60min，即可制得硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷。
本發(fā)明的特點是它與現(xiàn)有的技術使用幾種純金屬粉與碳化鈦配合制得碳化鈦金屬陶瓷不同。本項發(fā)明的另一技術特征是以按材料設計配比原料經(jīng)熔煉惰性氣體霧化預制硅化物合金粉為原料與碳化鈦復合制備金屬陶瓷。以往的金屬陶瓷用純金屬粉為原料，純金屬粉易氧化，不好保存，給生產帶來麻煩。硅化物預合金粉不易氧化，便于生產管理。硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的性能比現(xiàn)有的碳化鈦金屬陶瓷有更高的耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕性能?？梢詽M足現(xiàn)代科技與工業(yè)對同時具有高硬度高耐磨性又耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕材料的需求。
具體實施例本發(fā)明是以新型硅化物合金為燒結相與碳化鈦復合制成金屬陶瓷。
其中硅化物合金的化學成分質量百分數(shù)范圍為Ni10-80％，F(xiàn)e10-70％，Si2-40％，Cr3-40％，C0-3％，Al0.05-10％，Re(稀土元素)0-10％。不含昂貴稀缺元素。
硅化物合金是一類原位內生金屬間化合物(這里是硅化物)鎳鐵基合金。其鑄態(tài)顯微組織結構特征是，鎳鐵合金基體上分布有M3Si(M可以是Ni，Cr，F(xiàn)e等元素，如Ni3Si，Cr3Si等)，M22Si7(M可以是Ni，Cr等元素)等多元硅化物，以及M7C3，M23C6等碳化物和M3Al(Ni3Al)。
與現(xiàn)有的技術使用幾種純金屬粉與碳化鈦配合制得碳化鈦金屬陶瓷不同。本項發(fā)明的另一技術特征是以按材料設計配比原料經(jīng)熔煉惰性氣體霧化預制硅化物合金粉為原料與碳化鈦復合制備金屬陶瓷。純金屬粉易氧化，不好保存，給生產帶來麻煩。硅化物預合金粉不易氧化，便于生產管理。
硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的組成(質量百分數(shù))硅化物合金粉20-70％，碳化鈦粉30-80％。這樣，在這種硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷中各元素和碳化鈦的含量為Ni4-50％，F(xiàn)e2-40％，Si0.5-30％，Cr0,4-30％，Al0.05-7％，Re(稀土元素)0-6％，碳化鈦或碳化鈦與氮化鈦30-80％。
硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的制備按材料組成設計配比將硅化物合金粉，碳化鈦粉混合，球磨，制粒，模壓成型，脫蠟，真空燒結(1370-1450℃，30-60min)，即可制得硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷。
硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的性能硅化物合金對碳化鈦有較好的潤濕燒結，得到致密的硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷。隨材料成分配方與工藝，材料的硬度在HRA80-92范圍，抗彎強度1000-1600MPa，致密材料的密度(比重)在5.7-6.1g/cm3。這種硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷在高溫氧化過程中，在其表面形成SiO2，Cr2O3，TiO2，以及尖晶石型復合氧化物氧化膜，比現(xiàn)有的金屬陶瓷有更高的耐氧化性能。且有高的抗熔鹽(如850℃ Na2SO4-NaCl熔鹽)腐蝕性能。
在制備方法上與現(xiàn)有的技術使用幾種純金屬粉與碳化鈦配合制得碳化鈦金屬陶瓷不同。本項發(fā)明的另一技術特征是以按材料設計配比原料經(jīng)熔煉-惰性氣體霧化預制硅化物合金粉為原料與碳化鈦復合制備金屬陶瓷。純金屬粉易氧化，不好保存，給生產帶來麻煩。硅化物預合金粉不易氧化，便于生產管理。
權利要求
1.一種硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷，其特征在于本材料的設計以一種新型硅化物合金為燒結相與碳化鈦復合制成金屬陶瓷；材料成分硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷的組成，以質量的百分數(shù)計硅化物合金粉20-70％，碳化鈦粉30-80％；其中硅化物合金是一類原位內生金屬間化合物-硅化物-鎳鐵基合金；其鑄態(tài)顯微組織結構特征是，鎳鐵合金基體上分布有M3Si，M可以是Ni，Cr，F(xiàn)e元素，M22Si7，M可以是元素Ni，Cr，多元硅化物，以及M7C3，M23C6碳化物和M3Al，M可以是元素Ni；硅化物合金的化學成分質量百分數(shù)范圍為Ni10-80％，F(xiàn)e10-70％，Si2-40％，Cr3-40％，C0-3％，Al0.05-10％，Re稀土元素0-10％。
2.根據(jù)權利要求1所述的硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷，其特征在于各元素和碳化鈦的含量為Ni4-50％，F(xiàn)e2-40％，Si0.5-30％，Cr0.4-30％，Al0.05-7％，Re稀土元素0-6％，碳化鈦或碳化鈦與氮化鈦30-80％。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷，其特征在于硅化物合金粉是按以上材料配比，經(jīng)熔煉惰性氣體霧化預制成的；然后再將硅化物合金粉與碳化鈦粉混合，球磨，制粒，模壓成型，真空燒結，即可制得硅化物合金-碳化鈦金屬陶瓷。
全文摘要
一種硅化物合金－碳化鈦金屬陶瓷是以一種新型硅化物合金為燒結相與碳化鈦復合制成金屬陶瓷；材料成分以質量的百分數(shù)計硅化物合金粉20－70％，碳化鈦粉30－80％。其中硅化物合金的化學成分質量百分數(shù)范圍為Ni10－80％，F(xiàn)e10－70％，Si2－40％，Cr3－40％，C0－3％，Al0.05－10％，Re稀土元素0－10％。；硅化物預合金粉不易氧化，便于生產管理。這種硅化物合金－碳化鈦金屬陶瓷的性能比現(xiàn)有的碳化鈦金屬陶瓷有更高的耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕性能?？梢詽M足現(xiàn)代科技與工業(yè)對同時具有高硬度高耐磨性又耐高溫氧化抗熔鹽熱腐蝕材料的需求。
文檔編號C22C29/00GK1504586SQ02153908
公開日2004年6月16日 申請日期2002年12月5日 優(yōu)先權日2002年12月5日
發(fā)明者孫家樞 申請人:天津理工學院