[发明专利]一种用于制备非晶薄带的氮化硼基喷嘴耐火材料及其制备方法

说明书

一种用于制备非晶薄带的氮化硼基喷嘴耐火材料及其振荡烧结制备方法，涉及一种耐火材料及其制备方法。目的是解决用于制备非晶薄带的氮化硼基喷嘴耐火材料的力学性能、抗热震性和抗高温变形能力差，以及使用寿命短的问题。喷嘴耐火材料由60～70wt％的六方氮化硼、5～10wt％的碳化硅、10～15wt％的碳酸钙和余量的氧化锆制备而成。首先进行原料的球磨混合得到分散均匀的陶瓷浆料，然后对陶瓷浆料进行喷雾干燥造粒处理，最后进行振荡烧结，即完成。其中喷雾干燥和造粒同时完成。本发明实现了烧结致密化，制备的耐火材料的力学性能、抗热震性、抗高温变形能力和耐合金腐蚀能力显著提高。本发明适用于制备氮化硼基耐火材料。

技术领域

本发明涉及一种耐火材料及其制备方法。

背景技术

非晶薄带具有高磁导率，高电阻率，低矫顽力等优异的软磁性能，具有广阔的应用前景。非晶态合金软磁材料是新一代绿色软磁合金，其制造流程短，生产过程节能，是近十年来发展最快的金属材料之一。目前非晶态合金薄带主要采用单辊快淬法生产，具体为：熔融状态的合金通过喷嘴的狭缝与快速移动的冷却基质接触后快速冷却、凝固，获得20～40μm厚的非晶合金薄带。非晶合金薄带的宽度取决于喷嘴的嘴缝长度；而非晶合金薄带的厚度主要取决于喷嘴的嘴缝宽度，一般嘴缝宽度在0.3～0.9mm范围可以获得满足要求的非晶合金薄带。熔融状态的合金从喷嘴的狭缝中喷出，被移动的冷却基质以10⁵℃/s速率冷却凝固，从而生产出连续的非晶带材。

喷嘴是实现合金快速凝固装置中的关键部件，苛刻的工作条件要求喷嘴具有优异的抗热震性、抗高速气流冲击、抗高温熔融金属的冲刷、抗熔融合金腐蚀性以及抗氧化性等。截至目前，对非晶薄带喷嘴用耐火材料的针对性研究还较少。公开号为CN102909330A、名称为“喷制非晶合金薄带的金属喷嘴”的专利公开了一种具有强度高和韧性好的金属喷嘴，但是高温下其与合金的相互作用不能忽略，没有得到推广。

由于BN基陶瓷具有较好的抗热震性和可加工性，适合制备非晶薄带喷嘴。但单纯的氮化硼材质抗热应力和机械应力冲击能力都较弱，使用一段时间后，很快就会出现喷口变形、喷道被熔融液体冲击成流沟，造成喷出带材厚度不均匀。专利“氮化硼基陶瓷喷嘴及其制备方法”(公开号为CN103626498A)公开了一种含有BN，SiC，ZrO₂，Al₂O₃，Y₂O₃和CaZrO₃的喷嘴材料，其致密度和抗热冲击能力提高，但是在高温合金浇铸中Al₂O₃和大量的SiC会向合金中溶解并逐渐析出氧化物夹杂，导致制备的非晶带材质量下降。为了提高BN喷嘴的使用寿命，“提高BN喷嘴寿命的方法”(公开号为CN104591797)、“提高氮化硼喷嘴寿命的方法”(公开号为CN104451533A)、“提高非晶制带用BN喷嘴寿命的方法”(公开号为CN104439131A)等专利技术在BN喷嘴内部喷涂一层0.15～0.20mm的Si₃N₄、AlN或Si_(6-x)Al_xO_xN_(8-x)涂层。但是，上述专利并未考虑涂层的转化效率，而且涂层与BN基体的结合强度较弱还有可能导致涂层脱落，反而不利于提高寿命和非晶带材的浇铸。“一种喷嘴用耐火材料及其制备方法”(公开号为CN104446389A)公开了以氧化铝为主，二氧化硅和膨润土为辅料，配以BN纳米管为增强相的喷嘴材料。该技术虽然可以提高耐磨性，但是抗热震性和耐合金腐蚀能力不能媲美BN基喷嘴材料，而且制备成本较高。