[发明专利]一种氧化铝基金属陶瓷及其应用

说明书

技术领域

本发明属于金属材料的技术领域，涉及一种氧化铝基金属陶瓷及其应用。

背景技术

现有技术中，高温材料大致有以下几种，其特点和缺陷如下所述。

（1）高温合金，Inconel600，其组成成组72Ni-14~17Cr-6~10Fe-0.15C-1Mn-0.015S-0.5Si-0.5Cu（质量分数），在700℃以下具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，满意的热强性和高的塑性，但在高于1100℃时，该材质所制作的零件难以承受高温氧化和硫腐蚀。    

（2）涂层材料，UMCo50，其组成成分28Cr-21Fe-1Si-50Co，具有耐热冲击，耐磨材料，耐硫化物及钒蚀损，高温强度大，但使用极限为1150℃。Stellite6，其组成成分Co-27~32Cr-4~6W-0.9~1.4C-Ni,Fe,Si,Mn,Mo在高于980℃时具有较高的强度、良好的抗热疲劳、抗热腐蚀和耐磨蚀性能，且有较好的焊接性，但使用极限温度为1100℃。Hayes188，组成成分为39Co-22Ni-22Cr-14W-3Fe-1.25Mn-Si,C,La,B适用于氧化和还原性介质下使用，其产品本身具有较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子腐蚀，钨元素进一步提高了耐蚀性，使用温度极限为1150℃。

（3）陶瓷，Al₂O₃，Al₂O₃/TiO₂，具有极佳的耐氧化，耐腐蚀性能，抗热震性能差。

综上所述，现有的高温合金材质均无法满足在1200℃以上，强氧化腐蚀的环境下连续使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度高，抗氧化及热高温耐腐蚀性能和组织稳定性好，成本较为低廉的氧化铝基金属陶瓷，适用于高温下抗氧化耐腐蚀用零部件。

本发明的目的还在于提供一种氧化铝基金属陶瓷的应。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种氧化铝基金属陶瓷，化学成分（wt%）为：Co +Cr：15~50，其中，Co：Cr=7:3，其余为纳米Al₂O₃：50~85。

使用上述氧化铝基金属陶瓷制成的产品，制备工艺如下：

步骤一，以纳米Al₂O₃做为基体原料，混合Co、Cr做为增韧相、粘结相，其中Cr用来提高Co的抗氧化性；

步骤二，采用湿磨工艺进行原料混合，将原料粉末在球磨罐中球磨48~72小时，以水或酒精做为湿磨介质，使原料混合均匀；

步骤三，采用热压烧结，烧结温度为1450℃~1550℃，压力150~200MPa，保温保压1h以上，得到产品。

采用上述方案后，本发明的原理是：基体成分选择Al₂O₃，因为做为金属氧化物，可以在合金表面形成致密、连续、附着力强的氧化膜，从而在1200℃以上具有高的抗氧化及耐腐蚀性能，并提供高硬度及耐磨性，而且氧化铝成本较低。而Co的熔点为1595℃，高温性能较好，在本发明中的作用是使材料在1200℃的高温下仍然具有一定的强度，较高含量的Co均匀弥散在合金中，使合金具有良好的抗热震性。Co的平衡电极电位为-0.28V，正于Fe的-0.44V，其耐蚀性优良，且Co的钝化性强。Cr在α-Co中有较大溶解度，Co可与Cr形成一系列不同组织结构的相，其中包括金属间化合物，从而成为合金抗高温腐蚀性能中不可或缺的元素，从而显著提高Co的室温和高温力学性能。Co-Cr相均匀分散于Al₂O₃相中，联结成网，使合金具有一定的强度，改善了Al₂O₃脆的缺点。

总之，本发明的氧化铝基金属陶瓷具有强度高，抗氧化及热高温耐腐蚀性能和组织稳定性好，成本较为低廉的特点，适用于高温下抗氧化耐腐蚀用零部件。

本发明通过粉末冶金方法制备，并使用热压烧结成型，获得性能优异的高温使用部件。

附图说明

图1是本发明的氧化铝基金属陶瓷材料性能原理图；

图2是本发明的氧化铝基金属陶瓷材料在SEM下观察的形貌图一；

图3是本发明的氧化铝基金属陶瓷材料在SEM下观察的形貌图二。

具体实施方式