[其他]賽隆(Sialon)—氮化硼纖維復合材料及其制造方法

無效

• 申請號: 85107936
• 申請日: 1985-10-23
• 公開（公告）號: CN85107936A
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 顧培芷;隋萬美;陳虹;張偉儒
• 申請（專利權）人: 國家建筑材料工業局山東工業陶瓷研究設計院
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/66;C04B35/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬無機非金屬材料科學，高溫工程陶瓷領域。

賽隆（Sialon）陶瓷是在70年代發現的具有強度高、硬度大耐高溫、抗侵蝕的新型高溫工程陶瓷材料。國外對此材料主要進行了大量理論研究工作。并偏重于材料結晶化學及相圖的研究。具體應用如英國魯卡司（Lucas）公司的賽隆（Syalon）陶瓷車刀。但限于陶瓷材料的脆性和較差的抗熱震性，尚未開發更重要的工程應用。

賽?。⊿ialon）-氮化硼纖維復合材料是以賽隆陶瓷作為基體材料，并與短切無規則氮化硼纖維混合，經一定復合工藝制備而的陶瓷基纖維復合材料。該材料具有比賽隆材料更好的抗熱震性和抗鋼水侵蝕性，可制備成水平連鑄用分離環，用于1500～1600℃高溫下的不銹鋼低合金鋼及碳鋼的水平連鑄。

水平連續鑄鋼工藝具有設備工藝簡單、鑄坯質量好，節約能源等許多優點，近年來在國外得到了廣泛的重視和研究。國內也開始對此項技術進行開發研究。但限于分離環和其它一些技術問題沒能很好解決，限制了水平連鑄工藝在鑄鋼工業中的推廣應用。

分離環是水平連鑄裝置的技術關鍵之一，它位于中間包和結晶器的接合處，工作中處于劇烈的熱沖擊、熱應力和鋼水不斷侵蝕的使用環境之下。一般耐火材料難于滿足它的要求。分離環的性能和壽命在很大程度上決定著鑄出鋼坯的質量和生產效率。

目前國際上主要采用氮化硅、氮化硅加氮化硼、熱壓氮化硼等材料作為分離環材質。

本發明的目的是為了改善賽隆陶瓷的脆性，提高材料的抗熱震性、抗鋼水侵蝕性及其它高溫使用性能。本發明采用在賽隆陶瓷中加入高熱導氮化硼纖維的方法，制備出賽隆基纖維復合材料，利用纖維復合材料改性的特有機制，有效地提高了材料的抗熱震性及抗鋼水侵蝕性。

利用本發明的復合材料制備水平連鑄用分離環，具有抗熱震性好，耐1500～1600℃高溫，能承受1600℃～150℃巨大溫差所產生的熱應力、耐碳鋼、低合金鋼及不銹鋼等鋼種的侵蝕。能滿足多鋼種的水平連鑄工藝要求。

本發明的詳細說明是：

使用微細氮化硅粉末（平均粒徑小于5微米，α相大于90%），作基體粉末原料，使用微細氧化鋁粉末，鎂鋁尖晶石粉末，氧化鋯粉末等作為添加劑（平均粒徑小于3微米）。按照氮化硅粉末60～95重量%，添加劑5～40重量%的配比配料，以無水乙醇為介質在氧化鋁球磨中用氧化鋁球混磨5～20小時，干燥后，再以有機溶劑（如甲基纖維素的水溶液）為分散介質，混入5～30體積%的氮化硼纖維（直徑為1～20微米，長度小于10毫米），干燥后，成為復合材料配合料。

將上述配合料，裝入石墨坩堝，使用熱壓電爐，在非氧化氣氛保護下，加熱到1600～1850℃，保溫15～90分鐘，同時旋加100～400kg/Cm²的壓力，熱壓成為賽隆-氮化硼纖維復合材料。

利用本發明可制備水平連鑄用分離環及其它高溫工程部件。

實施例一：

按照90重量%氮化硅粉末（平均粒徑為5微米，α相92%）和10重量%氧化鋁粉末（平均粒徑為2微米）的配比配料。以無水乙醇為介質，在氧化鋁球磨中用氧化鋁球混磨15小時，放入烘箱中烘干后，再以甲基纖維素水溶液為分散劑，用攪拌機將10體積%的氮化硼纖維（平均直徑8微米，長度5毫米）與粉末原料混合均勻。烘干后，裝入石墨坩堝中，在熱壓電爐中，通入氮氣作為保護氣氛，加熱到1750℃，保溫1小時，同時對樣品施加300kg/Cm²的壓力。熱壓成為賽隆-氮化硼纖維復合材料制品。用此工藝制備的分離環，能適應水平連鑄工藝中對分離環耐高溫、抗熱震、耐侵蝕等項要求。

實施例二：

使用實施例一同樣的工藝條件，僅改變原料配比為：80重量%氮化硅粉，20重量%氧化鋁，20體積%的氮化硼纖維。經熱壓制備出的賽隆-氮化硼纖維復合材料分離環。其抗熱震性、耐鋼水侵蝕性均比實施一的材料有進一步提高。