耐火陶瓷制品制造技术

本发明专利技术涉及一种耐火陶瓷制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐火陶瓷制品本专利技术涉及一种耐火陶瓷制品。在本专利技术的意义上，术语“耐火陶瓷制品”尤其是指具有600℃以上的使用温度的耐火制品，并且优选根据DIN51060:2000-6的耐火材料，即具有示温锥当量大于SK17的材料。特别地，可以根据DINEN993-12:1997-06确定示温锥当量。当使用时，耐火制品经常暴露于高温下的侵蚀性液体和气体，例如炉渣以及玻璃-或金属熔体。这些可能通过裂纹和孔渗入耐火制品，这可能导致制品腐蚀。为了改善耐火陶瓷制品的耐腐蚀性，因此常常期望提供具有尽可能少且小的孔的尽可能无裂纹制品。然而，由于耐火陶瓷制品的脆性，这种高密度且基本无裂纹的耐火制品通常仅具有相对小的抗热冲击性。因此，由现有技术已知用于降低耐火制品的脆性或改善其抗热冲击性和微结构弹性(Gefügeelastizität)的技术。因此，例如已知通过所谓的增弹剂降低基于刚玉（Al2O3）、氧化镁（MgO）和/或氧化镁尖晶石（MgO·Al2O3）的耐火制品的脆性并由此改善制品的抗热冲击性，所述增弹剂被合并到制品的基质中。这些增弹剂的作用方式是基于这样的事实，即它们具有与耐火制品的主要组分不同的热膨胀系数，以便在制品的热处理和其随后的冷却过程中，在增弹剂和主要组分之间出现应力。以此在制品中形成微裂纹，其在对制品机械作用的情况下补偿一部分断裂能量，由此可以降低制品的脆性断裂的风险。然而，使用这样的增弹剂的缺点是由于产生的微裂纹，制品的耐腐蚀性可能下降。用碳改善基于氧化镁或刚玉的耐火制品的微结构柔性也是已知的。然而，这样的MgO-C-砖或Al2O3-C-砖的问题是碳在高温下、特别是在氧化气氛中的小的热稳定性。本专利技术的目的在于提供具有高耐腐蚀性的耐火陶瓷制品。特别地，本专利技术提供的制品的耐腐蚀性应高于现有技术已知的耐火陶瓷制品的耐腐蚀性，为了改善抗热冲击性、微结构弹性和断裂韧性，其具有如上所述的增弹剂。根据本专利技术提供具有以下特征的耐火陶瓷制品来实现目的：-制品包含MAX相形式的晶粒；-MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒。本专利技术基于意料之外的基本发现，即只要这些制品包含MAX相形式的晶粒并且这些MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒，耐火陶瓷制品的耐腐蚀性就可改善。特别地，根据本专利技术已确定，可以相对冶金炉渣和金属熔体改善具有直径为至少10μm的MAX相形式的这样的晶粒的耐火陶瓷制品的耐腐蚀性。在这方面，根据本专利技术，已特别意料之外地确定，当这些制品具有直径为至少10μm的MAX相形式的晶粒时，耐火陶瓷制品的耐腐蚀性，特别是相对这样的冶金炉渣和金属熔体则急剧增加。本专利技术人认为，MAX相形式的晶粒，特别是相对炉渣和金属熔体的耐腐蚀性，自至少10μm的直径起急剧增加，并且这样的晶粒的该耐腐蚀性影响到包含这样的晶粒的耐火陶瓷制品。以已知的方式，MAX相是指层状碳化物和氮化物的材料类，其具有类似于石墨的分层结构并且对应通式Mn+1AXn，其中：n=1、2或3；M=前过渡金属，特别是Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf或Ta的形式；A=第A族元素（特别是第IIIA族和第IVA族或第13和14族的元素），特别是Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Ti或Pb的形式；和X=C和/或N。这种MAX相材料类是在20世纪90年代首次合成的，并描述了其特性。这之后，MAX相结合陶瓷和金属材料的有利特性，例如高弹性、良好的导热性和导电性、高耐化学腐蚀性、低热膨胀系数以及高抗热冲击性和耐损伤(Schadentoleranz)。通常，多晶MAX相的维氏硬度在2至8GPa的范围内；在这方面，MAX相比大多数成形陶瓷软，但比大多数金属硬[2013年4月，AmericanCeramicSocietyBulletin，第92卷，第3期，MiladinRadovic和MichelW.Barsoum]。另外，大多数MAX相是高抗氧化的。此外，在高温下，MAX相经历从较脆性到较塑性行为的转变（“脆性至塑性转变”，BPT），其中它们特别地还具有塑性弯曲行为。MAX相的一个特别的区别特征尤其还在于它们最高程度地耐损伤和抗热冲击，并且通常可以容易地机械加工。室温下MAX相的断裂韧性（KIc）通常在5至20的范围内，和因此与其它陶瓷的断裂韧性相比相对高。断裂韧性（KIc）的高值和R曲线行为的原因在于塑性可变形桥接韧带(Brückenligamenten)的形成和屈曲极限的裂纹抑制特性。MAX相的另一个重要特性是其非凡的抗热冲击性。与典型的陶瓷不同，MAX相在负载下不易破裂，而在某些情况下，例如在1200°C的温度下负载和随后用室温在水中淬火后，其残余弯曲强度甚至还增加。从现有技术中已知使用MAX相来影响复合材料的特性。因此，例如，在基于Al2O3-TiC-Ti3SiC2的复合材料中使用Ti3SiC2形式的MAX相是已知的（L.F.Liu等人：“MicrostructureandpropertiesofAl2O3-TiC-Ti3SiCcompositesfabricatedbysparkplasmasintering“，AppliedCeramics，2010，第109卷，第7期，394-398）。此外，已经描述了在Al2O3-Ti3SiC2型的复合材料中使用Ti3SiC2形式的MAX相（Y.M.Luo等人：“FabricationofAl2O3-Ti3SiC2andmechanicalpropertiesinvaluation”，MaterialsLetters，2003，第57卷,2509-2514;L.YongMing等人：“PreparationandcharacterizationofAl2O3-Ti3SiC2compositesanditsfunctionallygradedmaterials”，MaterialResearchBulletin，2003，第38卷，第1期，696-78;Y.-L.Chin等人：“ContributionofplasticdeformationofTi3SiC2tothecrackdeflectionintheAl2O3/Ti3SiC2composites”，Materials，Science＆EngineeringA528，2011，第128卷，第7期，3270-3274）。为制备这样的复合材料，现有技术通常提出将MAX相形式的原料与另外的原料（特别是基于Al2O3）混合，随后一起研磨并最终烧结成复合材料。虽然，就这方面，现有技术提到了在其研磨之前，Ti3SiC2形式的MAX相的粒径，即也在约1至40μm的范围内。然而，到目前为止，还没有提到烧结(Sinterbrand)后复合材料中MAX相晶粒的尺寸。然而，如上所述，现已意料之外地证实，特别是耐火陶瓷制品中的MAX相晶粒的该尺寸，对耐火制品的耐腐蚀性产生重要影响。根据本专利技术，包含在根据本专利技术的耐火陶瓷制品中的MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒，即例如直径还为至少20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耐火陶瓷制品，其具有以下特征：1.1所述制品包含MAX相形式的晶粒；1.2 MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.耐火陶瓷制品，其具有以下特征：1.1所述制品包含MAX相形式的晶粒；1.2MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒。2.根据权利要求1所述的制品，其基于至少一种耐火基材。3.根据前述权利要求中至少一项所述的制品，其基于氧化铝形式的耐火基材。4.根据前述权利要求中至少一项所述的制品，其具有Ti3SiC2形式的MAX相。5.根据前述权利要求中至少一项所述的制品，其中M...

【专利技术属性】
技术研发人员：B杜里齐克，N弗赖贝格尔，C鲍尔，J米尔霍伊泽，
申请(专利权)人：里弗雷克特里知识产权两合公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT