CN108840687A - 一种高强度赛隆新材料的烧结工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及赛隆新材料，具体涉及涉及一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，该新材料由如下重量份数原料组成：200‑250份氮化硅、20‑30份氧化钇、30‑40份氧化铝、10‑15份二氧化锆、7‑10份钒铁、9‑12份钛铁、8‑13份硼铁；该赛隆新材料的烧结工艺步骤如下：首先通过球磨充分混合原料，加入800‑1000ml酒精混合均匀，然后在一定温度条件下蒸干，通过机械成型方式成型，之后在烧结炉中烧结一定时间，获得高强度致密产品；本发明通过改进工艺，使得产品在没有压力的情况下获得高致密产品，且产品形状不受限制，并可实现大规模批量生产，获得的产品强度大于900MPa；在原料中加入适量的二氧化锆，适量的二氧化锆可以抑制产品内部晶粒的迅速长大，强度相对于传统赛隆大大提高。

Description

一种高强度赛隆新材料的烧结工艺
技术领域
本发明涉及赛隆新材料，具体涉及一种高强度赛隆新材料的烧结工艺。
背景技术
赛隆(Sialon)是一种组成范围很宽的固溶体。赛隆制品的性能与其组成和烧结致密程度有密切关系。赛隆的烧结方式有反应烧结，热压烧结和常压烧结等。
是指氮化硅中的硅原子和氮原子部分被铝原子以及氧原子置换所形成的一系列固溶体的总称，可以变换多种形式。反应烧结即是高温固相反应法合成β-sialon的过程，β-sialon的合成与烧结同时完成。Y2O3作为烧结助剂被广泛采用，其作用一是在烧结体中产生液相并固溶到晶体中促进烧结。
目前中国专利CN106565250A公开了一种高强度、耐碱性的赛隆-刚玉复合耐火材料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。是由按重量份计的如下组分所制成：刚玉颗粒50～65份、硅粉4～12份、铝粉6～12份、二氧化钛粉2～5份、氧化铝粉4～6份、二氧化硅粉1～3份、掺钇和铈的稳定氧化锆粉体4～6份、绢云母1～3份、结合剂5～8份。本发明制备的赛隆-刚玉复合耐火材料具有强度高的优点，并且具有耐碱腐蚀性较的效果。
目前中国专利CN101798232B公开了一种赛隆-碳化硅-刚玉复合耐火材料的制备方法。原料组成为：刚玉15-25％，碳化硅颗粒45-55％，碳化硅细粉8-12％，赛隆17-25％。工艺过程为先将碳化硅颗粒加入行星式混料机中混合4-6分钟，加入碳化硅细粉、刚玉、赛隆再混合8-12分钟，加入占原料总质量比3-4％的结合剂后，在行星式混料机中混合25-35分钟；压制成耐火砖坯；在30-150℃的温度下干燥；置于氮化炉中并充入高纯氮气连续加热升温烧结，降温和冷却。本发明通过赛隆结合相来改善耐火砖的使用性能，并取得了明显的使用效果。
但现有技术所提供的赛隆新材料还存在强度小，致密度低的缺陷。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种高强度赛隆新材料的烧结工艺。本发明提供的技术方案能够在一定程度上弥补现有的赛隆新材料所存在的强度小，致密度低的缺陷。
本发明通过改进工艺，使得产品在没有压力的情况下获得高致密产品，且产品形状不受限制，并可实现大规模批量生产，获得的产品强度大于900MPa。
为了实现上述的目的，通过以下技术方案予以实现：
一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入800-1000ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于一定温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在烧结炉中烧结一定时间，获得高强度致密产品。
该新材料由如下重量份数原料组成：200-250份氮化硅、20-30份氧化钇、30-40份氧化铝、10-15份二氧化锆、5-15份钒铁、7-13份钛铁、6-14份硼铁；
优选的，该新材料由如下重量份数原料组成：210-230份氮化硅、22-25份氧化钇、35-38份氧化铝、11-13份二氧化锆、7-10份钒铁、9-12份钛铁、8-13份硼铁。
优选的，该新材料由如下重量份数原料组成：210份氮化硅、24份氧化钇、36份氧化铝、12份二氧化锆、9份钒铁、10份钛铁、10份硼铁。
优选的，所述烧结工艺中的蒸干温度为80℃。
优选的，所述烧结工艺中的烧结温度为1700-1900℃。
优选的，所述烧结工艺中的烧结时间为5-6h。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过改进工艺，使得产品在没有压力的情况下获得高致密产品，且产品形状不受限制，并可实现大规模批量生产，获得的产品强度大于900MPa；
(2)在原料中加入适量的二氧化锆，适量的二氧化锆可以抑制产品内部晶粒的迅速长大，从而获得纳米氮化硅产品，强度相对于传统赛隆大大提高；
(3)加入少量的钒铁、钛铁、硼铁可细化晶粒，减少新材料中针孔、疏松等缺陷。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入800ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于80℃温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在1900℃的烧结炉中烧结5h，获得高强度致密产品。
其中，该新材料由如下重量份数原料组成：250份氮化硅、20份氧化钇、40份氧化铝、10份二氧化锆、15份钒铁、7份钛铁、14份硼铁。
实施例2：
一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入1000ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于80℃温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在1700℃的烧结炉中烧结6h，获得高强度致密产品。
其中，该新材料由如下重量份数原料组成：200份氮化硅、30份氧化钇、30份氧化铝、15份二氧化锆、5份钒铁、13份钛铁、6份硼铁。
实施例3：
一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入900ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于80℃温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在1800℃的烧结炉中烧结6h，获得高强度致密产品。
其中，该新材料由如下重量份数原料组成：210份氮化硅、25份氧化钇、35份氧化铝、13份二氧化锆、7份钒铁、12份钛铁、8份硼铁。
实施例4：
一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入1000ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于80℃温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在1800℃的烧结炉中烧结5h，获得高强度致密产品。
其中，该新材料由如下重量份数原料组成：230份氮化硅、22份氧化钇、38份氧化铝、11份二氧化锆、10份钒铁、9份钛铁、13份硼铁。
实施例5：
一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入900ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于80℃温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在1700℃的烧结炉中烧结6h，获得高强度致密产品。
其中，该新材料由如下重量份数原料组成：210份氮化硅、24份氧化钇、36份氧化铝、12份二氧化锆、9份钒铁、10份钛铁、10份硼铁。
将市售赛隆材料与本发明中的赛隆材料进行对比性能测试，测试结果如下：
体积密度g/cm3 强度/Mpa 致密度/％
实施例1 3.30 923 99.1
实施例2 3.29 924 99.4
实施例3 3.31 921 99.3
实施例4 3.29 925 99.2
实施例5 3.30 923 98.9
市售赛隆 3.22 750 90.5
由上表可知，本发明中的赛隆新材料各项性能均优于市售塞隆材料，具备突出的实质性的进步，值得推广。
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，步骤如下：
(1)高强度赛隆新材料的原料由氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁组成；
(2)将氮化硅、氧化钇、氧化铝和二氧化锆、钒铁、钛铁、硼铁倒入研钵中研磨混合均匀，加入800-1000ml酒精湿法球磨；
(3)将球磨后的混合粉末置于一定温度条件下的真空干燥箱中蒸干，通过机械成型方式成型，之后在烧结炉中烧结一定时间，获得高强度致密产品。
2.根据权利要求1所述的高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，该新材料由如下重量份数原料组成：200-250份氮化硅、20-30份氧化钇、30-40份氧化铝、10-15份二氧化锆、5-15份钒铁、7-13份钛铁、6-14份硼铁。
3.根据权利要求1所述的高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，该新材料由如下重量份数原料组成：210-230份氮化硅、22-25份氧化钇、35-38份氧化铝、11-13份二氧化锆、7-10份钒铁、9-12份钛铁、8-13份硼铁。
4.根据权利要求1所述的高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，该新材料由如下重量份数原料组成：210份氮化硅、24份氧化钇、36份氧化铝、12份二氧化锆、9份钒铁、10份钛铁、10份硼铁。
5.根据权利要求1所述的高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，所述烧结工艺中的蒸干温度为80℃。
6.根据权利要求1所述的高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，所述烧结工艺中的烧结炉内温度为1700-1900℃。
7.根据权利要求1所述的高强度赛隆新材料的烧结工艺，其特征在于，所述烧结工艺中的烧结时间为5-6h。
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