專利名稱：一種氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法，屬于耐磨耐高溫材料技術領域。
背景技術：
沖蝕磨損是材料破壞的主要形式之一，約占エ業生產中磨損破壞總數的8%，它是指流體或固體粒子以松散的小顆粒按著一定的速度和角度對材料表面進行沖擊所造成的磨損。在エ業中，高溫下的氣固兩相流沖蝕磨損現象存在尤為普遍，并且危害更大。目前，國內外在這方面主要采用耐熱合金鋼、氧化鋁陶瓷以及氧化鋯陶瓷。前者普遍存在耐高溫磨蝕性能較差、價格昂貴、高溫(超過1000°c )易軟化等弱點，從而導致其耐磨性能較差、使用壽命較短等缺陷；后者能夠滿足耐高溫的要求，但是存在著脆性大、耐高溫穩定性欠佳和韌性差等缺點，從而導致在高溫環境下工作易造成大塊剝落、使用壽命短等問題。研究表 明，通過添加第二相顆粒，可提高陶瓷基體材料的韌性和耐高溫沖蝕磨損性能，制備出新型的耐高溫氣固兩相流沖蝕磨損防護材料。TiN-Al2O3復相陶瓷材料是ー種性能優異的非氧化物陶瓷材料,在Al2O3基體中引入TiN，利用其各自的優點，不僅能夠提高其強度、韌性和耐磨能力，用于制造高溫耐磨結構部件。TiN和Al2O3的復合方法很多，包括Al2O3和TiN粉料機械混合、TiO2-Al2O3復合粉體在流動NH3氣氛下選擇性氮化、以鋁粉為還原劑在N2氛圍下將TiO2鋁熱還原氮化等。其中，傳統的機械混合方式易造成添加相的團聚或導致局部組分偏離，影響復合材料性能；利用NH3氣氛選擇性氮化的方法對環境影響較大；利用鋁粉進行鋁熱還原氮化反應則會因鋁粉價格較聞會使得制造成本提聞。金紅石是提煉鈦的ー種重要的礦物原料，它具有耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、高強度等優異性能，廣泛應用于航空航天、機械、化工、海水淡化等方面，此外金紅石還是生產金紅石型鈦白粉和高檔電焊條的重要原料。利用金紅石或相關含ニ氧化鈦的原料制備氮化鈦常采用埋碳氮化、氨氣氣氛下原位氮化或鋁熱氮化等方法。鋁灰是電解鋁、鋳造鋁等過程中產生的熔渣和浮皮經加工后排放的固體廢棄物，其主要包含Al、Al203、AlN、Mg0以及SiO2等化學成分，還有ー些氯化物和硫化物等，其化學成分的比例隨著各生產廠家的原料及操作條件不同而略有不同。鋁灰是ー種產量大、污染嚴重的エ業廢渣，據統計，每生產IOOOt鋁，就要產生25t左右鋁灰。鋁灰通常被作為垃圾遺棄，既污染環境、又需要大量處置場地，且處理費用高昂。隨著工業進程的發展，鋁灰的生產量越來越多，如何綜合利用鋁灰是ー個世界范圍的重要課題。鋁灰既是ー種固體廢棄物，同時也是ー種可再生資源，據國內外文獻報道，鋁灰已經在回收金屬鋁、鹽、氧化鋁等成分、電弧爐煉鋼用保護渣、冶金爐料、混凝土和路用材料等領域得到了應用，但目前幾種利用途徑存在エ藝過程復雜、產生二次污染、消耗大量能源、鋁灰消耗量小，這對于不斷產生的大量鋁灰仍然收效甚微。因此，提出將鋁灰等エ業固體廢渣資源化，并用于生產高需求量材料的思路是解決問題的ー種有效途徑，例如將鋁灰轉化為耐火材料的原材料。采用鋁灰生產耐火材料，目前報道主要生產電熔棕剛玉或鎂鋁尖晶石復合材料等，但因這些生產過程要求鋁灰中含Al2O3高且對鋁灰成分的利用不完全而存在局限性。因此，本發明在氮化鈦-氧化鋁復相材料的最新研究成果的基礎上，借助綠色環保、節約能源、降低成本的技術思想，創新性地以エ業固體廢棄物鋁灰和金紅石礦粉或金紅石型鈦白粉為原料，通過鋁熱還原氮化反應、無壓燒結法制備得到了氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，作為ー種新型的耐高溫氣固兩相流沖蝕磨損防護材料，有廣泛的エ業運用價值。
發明內容
本發明專利申請是在エ業固體廢棄物鋁灰和金紅石型鈦白粉或金紅石礦粉鋁熱還原氮化反應、無壓燒結法制備氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的エ藝過程中，通過控制鋁灰配入量和鋁熱還原氮化反應溫度以控制反應進程，通過控制無壓燒結的溫度 和保溫時間，實現氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫材料的制備。本發明具有エ藝流程簡單、成本較低、變廢為寶、環境污染小、產品附加值高等諸多優勢，對降低氮化鈦-氧化鋁復相陶瓷的生產成本、提升鋁灰等固體廢棄物的循環利用率以及降低環境污染等具有十分重要的現實意義和社會價值。本發明提出的一種氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法，其特征在于以總配料質量計0.1%—99.0%鋁灰，以及0.1%—99.0%金紅石礦粉或金紅石型鈦白粉為原料，經配料、球磨、成型等エ藝過程制備試樣生坯，采用鋁熱還原氮化法在1100°C 1500°C、保溫O. I小吋 100小時，制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體材料。然后將得到的粉體材料經干壓成型、冷等靜壓處理得到陶瓷坯體，在氮氣氣氛下采用無壓燒結法在1400°C 1800°C、保溫O. I小吋 100小吋，自然冷卻后獲得氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。其中干壓成型壓強為O. I 60MPa，壓強作用時間為10 60s ;冷等靜壓處理的壓強為150 300MPa，壓強作用時間為60 120s。本發明提出的一種氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法，所述的エ藝流程具體為I)將鋁灰、金紅石礦粉或金紅石型鈦白粉等原料經粉碎、研磨及過篩等處理，使其粒徑分別小于200 μ m和100 μ m。然后按既定比例配料并將其充分混合均勻，再將混合后的原料裝入球磨罐中，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨O. I 50小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在O. I 60MPa的條件干壓成型處理10 60s,制成圓柱狀的試樣生坯。2)將上述制備好的生坯放入可耐1800°C以上溫度的耐高溫容器(如石墨坩堝)中，將其放入氮氣氣氛的氣氛爐、電弧爐或感應爐中，升溫速度為I 10°c /min，在1100°C 1500°C下保溫0.1小時ー 100小時后，自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、過篩等處理即可獲得粒徑較為均勻的氮化鈦-氧化鋁復合粉體材料。3)采用干壓成型法將上述粉體材料在O. I 60MPa的條件下作用10 60s，得到具有一定其致密度的坯體，然后在150 300MPa下進行冷等靜壓處理60 120s，得到氮化鈦-氧化鋁陶瓷生坯。隨后，將生坯放入可耐1800°C以上溫度的耐高溫容器(如石墨坩堝)中，將其放入氮氣氣氛保護的氣氛爐、電弧爐或感應爐中，升溫速度為I 10°C /min,在1400°C 1800°C下保溫0.1小時ー 100小時后自然冷卻至室溫后即可獲得氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。本發明通過有效控制鋁熱還原氮化反應的溫度和反應進程，在較簡單的エ藝流程下實現了氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備目的。本生產過程具有環境污染小、成本較低、產品附加值高等諸多優勢，對降低氮化鈦-氧化鋁復相陶瓷的生產成本、提升鋁灰等固體廢棄物的循環利用率以及降低環境污染等方面具有十分重要的現實意義和社會價值。
具體實施例方式下面結合實例對本發明的技術方案做進ー步說明，但并非僅僅局限于下述實施例實施例I
エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石礦粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 20wt. %，其粒徑小于 100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰63%、金紅石礦粉37%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s，制成020mmX20mm的試樣生坯，井置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1100°C保溫5小吋，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1600°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例I制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為588. 2MPa，斷裂韌性值為5. 18MPa · m1/2。實施例2エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為
5.16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石礦粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 20wt. %，其粒徑小于 100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰57%、金紅石礦粉43%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s，制成020mmX20mm的試樣生坯，井置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1200°C保溫5小時，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1600°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例2制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為588. 2MPa，斷裂韌性值為5. 18MPa · m1/2。實施例3エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3 含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石礦粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 20wt. %，其粒徑小于 100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰67%、金紅石礦粉33%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s，制成020mmX20mm的試樣生坯，井置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1300°C保溫5小吋，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1600°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例3制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為588. 2MPa，斷裂韌性值為5. 18MPa · mm1/2。實施例4エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石礦粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 20wt. %，其粒徑小于 100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰72%、金紅石礦粉28%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s，制成020mmX20mm的試樣生坯，井置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1400°C保溫5小時，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1600°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例4制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為588. 2MPa，斷裂韌性值為5. 18MPa · m1/2。實施例5エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石型鈦白粉的主要成分和粒度要求為=TiO 2含量為99. 80wt. %，其粒徑小于100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰63%、金紅石型鈦白粉37%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s,制成Φ20mmX 20mm的試樣生還，并置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1100°C保溫5小時，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1500°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例5制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為593. IMPa,斷裂韌性值為5. 27MPa · m1/2。實施例6エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石型鈦白粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 80wt. %，其粒徑小于100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰57%、金紅石型鈦白粉43%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s,制成Φ20mmX 20mm的試樣生還，并置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1200°C保溫5小時，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1500°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例6制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為593. IMPa,斷裂韌性值為5. 27MPa · m1/2。實施例7エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石型鈦白粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 80wt. %，其粒徑小于100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰67%、金紅石型鈦白粉33%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻，然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s,制成Φ20mmX 20mm的試樣生還，并置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速 度為5°C /min升溫至1300°C保溫5小時，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1500°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例7制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為593. IMPa,斷裂韌性值為5. 27MPa · m1/2。實施例8エ業固體廢棄物鋁灰原料的主要成分和粒度要求為A1含量為26. 5wt. Al2O3含量為 6. 23wt. %、AlN 含量為 16. 69wt. %、MgAl2O4 含量為 22. 17wt. %、SiO2 含量為5. 16wt. %、NaCl 含量為 4. 32wt. %、CaO 含量為 2. 36wt. %、TiO2 含量為 5. 75wt. %、Fe2O3含量為3. 49wt. %，其粒徑小于200 μ m。金紅石型鈦白粉的主要成分和粒度要求為=TiO2含量為99. 80wt. %，其粒徑小于100 μ m。根據TiO2完全被鋁灰中的鋁還原為TiN來計算所需鋁灰的理論用量，按照重量百分比廢鋁灰72%、金紅石型鈦白粉28%分別稱取原料，采用干法球磨在行星式球磨機中球磨10小時至各原料分散均勻；然后將球磨混合均勻的原料在20MPa的條件干壓成型處理15s,制成Φ20mmX 20mm的試樣生還，并置于氮氣氣氛爐中，在流動的氮氣氣氛下以升溫速度為5°C /min升溫至1400°C保溫5小時，隨爐自然冷卻至室溫后取出，經粉碎、研磨、100目過篩等處理制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體。將得到的粉體材料在20MPa的條件干壓成型處理15s，后在200MPa下進行冷等靜壓處理90s得到陶瓷坯體，將其置于氮氣氣氛爐中，以升溫速度為5°C /min升溫至升溫至1500°C保溫5小吋，自然冷卻后取出即得到氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料。由上述實施例8制備得到的氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料，其主要存在的物相為氮化鈦、氧化鋁以及少量的MgAl2O4和倍長石，其常溫抗折強度值為593. IMPa,斷裂韌性值為5. 27MPa · m1/2。
權利要求
1.一種氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法，其特征在于以總配料質量計0.1%—99.0%鋁灰，以及0.1%—99.0%金紅石礦粉或金紅石型鈦白粉為原料，經配料、球磨、干壓成型等エ藝過程制備試樣坯體，成型后的坯體在氮氣氣氛下于反應爐中升溫至1100°C 1500°C、保溫O. I小吋 100小時，制備獲得氮化鈦-氧化鋁復合粉體材料；然后將得到的粉體材料經干壓成型、冷等靜壓等處理得到復相陶瓷坯體，將所得坯體在氮氣氣氛下于反應爐中升溫至1400°C 1800°C、保溫O. I小時 100小時，自然冷卻后獲得氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于鋁灰的主要化學成分是，Al含量為5 30wt. %、Al2O3 含量為 5 20wt. %、AlN 含量為 10 30wt. %、MgAl2O4 含量為 10 40wt. SiO2 含量為 I IOwt. NaCl 含量為 I IOwt. CaO 含量為 I IOwt.TiO2含量為I IOwt%、Fe2O3含量為I IOwt. %，其粒徑小于200 μ m。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于金紅石礦粉或金紅石型鈦白粉的主要成分為TiO2，其含量為85wt. % 99wt. %，粒徑小于100 μ m。
4.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于干壓成型處理的壓強均為O.I 60MPa，壓強作用時間為10 60s ;冷等靜壓處理的壓強為150 300MPa，壓強作用時間為60 120so
5.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于反應爐或為氣氛爐、或為電弧爐、或為感應爐。
6.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的氮氣氣氛壓カ均為0.1MPa—10.0 MPa。
全文摘要
本發明涉及一種氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法，屬于耐磨耐高溫材料技術領域。其特征是以工業固體廢棄物鋁灰、金紅石礦粉或金紅石型鈦白粉為主要原料，以鋁灰中的金屬鋁為還原劑，采用鋁熱還原氮化工藝制備了氮化鈦-氧化鋁復合粉體，再利用得到的復相粉體制備氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷，實現廢鋁灰的循環再利用和環境保護。所述氮化鈦-氧化鋁復相耐磨耐高溫陶瓷材料的制備方法具有工藝流程簡單，環境污染小，制造成本較低等諸多優勢，具有廣泛的社會和經濟價值。
文檔編號C04B35/10GK102826852SQ20121031889
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者劉海濤, 黃朝暉, 閔鑫, 姬海鵬, 徐友果, 房明浩, 劉艷改 申請人:中國地質大學(北京)