專(zhuān)利名稱(chēng)：一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝的制作方法
一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，該噴嘴特別適用于水煤漿鍋爐燃燒器中的噴嘴。二、背景技術(shù)
噴嘴是水煤漿燃燒器中的關(guān)鍵部件，其耐磨性能決定噴嘴的使用壽命，并直接影響水煤漿應(yīng)用的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。水煤漿噴嘴工作時(shí)，具有內(nèi)部溫差大、沖蝕介質(zhì)多相、沖蝕角度多變和內(nèi)部多種應(yīng)力并存等特點(diǎn)。水煤漿噴嘴不僅要充當(dāng)霧化嘴對(duì)水煤漿進(jìn)行霧化，而且要起到燒嘴的作用。由于水煤漿噴嘴不同部位的工作條件不一樣，導(dǎo)致噴嘴入口、中間和出口部磨損不同。噴嘴出口部位面向高溫的鍋爐爐膛，強(qiáng)烈的熱輻射使噴嘴端表面溫度較高，易導(dǎo)致噴嘴內(nèi)部出現(xiàn)較大的溫度梯度和熱應(yīng)力，因此，水煤漿噴嘴出口部的磨損往往比噴嘴入口和中間部位嚴(yán)重的多。國(guó)內(nèi)外常用的水煤漿噴嘴材料有耐熱鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷。耐熱鋼和硬質(zhì)合金水煤漿噴嘴的硬度較低、耐磨性和耐熱性較差。而陶瓷水煤漿噴嘴的硬度、耐磨性和耐熱性比耐熱鋼和硬質(zhì)合金高，但是陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力較差。為此，急需尋求一種新的技術(shù)，來(lái)提高陶瓷水煤漿噴嘴出口部的抗熱沖擊能力， 以延長(zhǎng)其使用壽命。中國(guó)專(zhuān)利“專(zhuān)利號(hào)ZL 200510042269. 7”報(bào)道了一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，該陶瓷水煤漿噴嘴的成分含有SiC和(W，Ti) C固溶體，通過(guò)控制陶瓷水煤漿噴嘴的成分，使(W，Ti)C固溶體的含量沿噴嘴軸向呈梯度變化，從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴在使用過(guò)程中的熱應(yīng)力，提高其抗熱沖擊能力。三、發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成，出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu)，入口部采用耐熱鋼。 由于出口部陶瓷層間熱膨脹系數(shù)的差異使得噴嘴出口部在熱壓燒結(jié)后形成一定的殘余壓應(yīng)力，從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴出口部在使用過(guò)程中的熱應(yīng)力，提高其抗熱沖擊能力。
本發(fā)明是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的。
一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，其特征是該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成，出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu)，入口部采用耐熱鋼材質(zhì)；出口部的陶瓷成分含有A1203、TiB2 和TiC，出口部陶瓷表層材料為Al203/TiB2，中間疊層材料為Al203/TiC，疊層數(shù)量大于或等于2，其制備工藝步驟如下
(1)以Al2O3為基體，以TiB2和TiC為強(qiáng)化相，配置TiB2含量為35%的Al2O3AiB2 陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末(質(zhì)量百分比)。
(2)將配置好的Al203/Ti&和Al203/TiC復(fù)合粉末分別進(jìn)行強(qiáng)化球磨，以乙醇作為介質(zhì)，球磨時(shí)間100 150小時(shí)；
(3)將球磨好的Al203/TiB2和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥，干燥后采用200目的篩在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的櫥中過(guò)篩；
(4)將干燥好的Al2O3Am2復(fù)合粉末裝入凸?fàn)钚蔚氖＞咧袛偲剑傺b入Al2O3/ TiC粉末，預(yù)壓；重復(fù)以上操作2 10次；
(5)以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷，熱壓燒結(jié)溫度范圍為1600 1800°C，壓力為32 !35MPa，保溫時(shí)間為10 30min ；
(6)將熱壓燒結(jié)制備的凸形狀的疊層陶瓷與凹型結(jié)構(gòu)的耐熱鋼進(jìn)行熱裝配，裝配過(guò)程如下先將耐熱鋼部分加熱，其內(nèi)孔直徑受熱而膨脹，然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔，再冷卻至室溫，使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過(guò)程中緊緊地配合在一起，即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
通過(guò)上述工藝制備的疊層陶瓷水煤漿噴嘴，由于出口部陶瓷層間熱膨脹系數(shù)的差異使得噴嘴出口部在熱壓燒結(jié)后形成一定的殘余壓應(yīng)力，從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴在使用過(guò)程中的熱應(yīng)力，提高其抗熱沖擊能力。該陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力比普通均質(zhì)陶瓷水煤漿噴嘴顯著增強(qiáng)，使用壽命大大提高。四

圖1為本發(fā)明的疊層陶瓷水煤漿噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為噴嘴入口部、2為噴嘴出口部、3為Al2O3AiB2層、4為Al2O3AiC層、5為耐熱鋼。五具體實(shí)施例方式
下面給出本發(fā)明的二個(gè)最佳實(shí)施例
實(shí)施例一以Al2O3為基體，以TB2和TiC為強(qiáng)化相，配置TB2含量為35 %的Al2O3/ TiB2陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末；將配置好的Al203/Ti& 和Al203/TiC復(fù)合粉末分別進(jìn)行強(qiáng)化球磨，以乙醇作為介質(zhì)，球磨時(shí)間140小時(shí)；將球磨好的 Al2O3AiB2和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥，干燥后采用200目的篩在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的櫥中過(guò)篩；將干燥好的Al203/Ti&復(fù)合粉末裝入石墨模具中攤平，再裝入Al2O3/ TiC粉末，預(yù)壓；重復(fù)以上操作4次；以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷，燒結(jié)溫度為1650°C，壓力為32MPa，保溫時(shí)間為15min。將熱壓燒結(jié)制備的疊層陶瓷與耐熱鋼進(jìn)行熱裝配，裝配過(guò)程如下先將耐熱鋼部分加熱，其內(nèi)孔直徑由于熱脹冷縮而膨脹，然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔，再冷卻至室溫，使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過(guò)程中緊緊地配合在一起，即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
實(shí)施例二 以Al2O3為基體，以TW2和TiC為強(qiáng)化相，配置TW2含量為35 %的Al2O3/ TiB2陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末；將配置好的Al203/Ti& 和Al203/TiC復(fù)合粉末分別進(jìn)行強(qiáng)化球磨，以乙醇作為介質(zhì)，球磨時(shí)間120小時(shí)；將球磨好的 Al2O3AiB2和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥，干燥后采用200目的篩在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的櫥中過(guò)篩；將干燥好的Al203/Ti&復(fù)合粉末裝入石墨模具中攤平，再裝入Al2O3/ TiC粉末，預(yù)壓；重復(fù)以上操作8次；以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷，燒結(jié)溫度為1750°C，壓力為35MPa，保溫時(shí)間為25min。將熱壓燒結(jié)制備的疊層陶瓷與耐熱鋼進(jìn)行熱裝配，裝配過(guò)程如下先將耐熱鋼部分加熱，其內(nèi)孔直徑由于熱脹冷縮而膨脹，然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔，再冷卻至室溫，使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過(guò)程中緊緊地配合在一起，即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
權(quán)利要求
1. 一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，其特征是該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成， 出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu)，入口部采用耐熱鋼材質(zhì)；出口部的陶瓷成分含有A1203、TiB2和 TiC,出口部陶瓷表層材料為Al203/TiB2，中間疊層材料為Al203/TiC，疊層數(shù)量大于或等于 2，其制備工藝步驟如下(1)以Al2O3為基體，以TiB2和TiC為強(qiáng)化相，配置TiB2含量為35%的Al2O3AiB2陶瓷復(fù)合粉末和TiC含量為55%的Al203/TiC陶瓷復(fù)合粉末(質(zhì)量百分比)。(2)將配置好的Al203/Ti&*Al203/TiC復(fù)合粉末分別進(jìn)行強(qiáng)化球磨，以乙醇作為介質(zhì)， 球磨時(shí)間100 150小時(shí)；(3)將球磨好的Al203/Ti&和Al203/TiC復(fù)合粉末分別放置真空干燥箱中干燥，干燥后采用200目的篩在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的櫥中過(guò)篩；(4)將干燥好的Al203/Ti&復(fù)合粉末裝入凸?fàn)钚蔚氖＞咧袛偲?，再裝入Al203/TiC 粉末，預(yù)壓；重復(fù)以上操作2 10次；(5)以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，在熱壓爐中采用熱壓燒結(jié)工藝制備疊層陶瓷，熱壓燒結(jié)溫度范圍為1600 1800°C，壓力為32 !35MPa，保溫時(shí)間為10 30min ；(6)將熱壓燒結(jié)制備的凸形狀的疊層陶瓷與凹型結(jié)構(gòu)的耐熱鋼進(jìn)行熱裝配，裝配過(guò)程如下先將耐熱鋼部分加熱，其內(nèi)孔直徑受熱而膨脹，然后將疊層陶瓷放入耐熱鋼內(nèi)孔，再冷卻至室溫，使疊層陶瓷與耐熱鋼在冷卻收縮的過(guò)程中緊緊地配合在一起，即可得到疊層陶瓷水煤漿噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種疊層陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝。該水煤漿噴嘴由兩部分裝配而成，出口部采用疊層陶瓷結(jié)構(gòu)，入口部采用耐熱鋼。由于出口部陶瓷層間熱膨脹系數(shù)的差異使得噴嘴出口部在熱壓燒結(jié)后形成一定的殘余壓應(yīng)力，從而可緩解陶瓷水煤漿噴嘴出口部在使用過(guò)程中的熱應(yīng)力，提高其抗熱沖擊能力。采用該工藝制備的陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力比普通均質(zhì)陶瓷水煤漿噴嘴顯著增強(qiáng)，使用壽命大大提高。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102537954SQ20111043714
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者鄧建新, 陳揚(yáng)楊 申請(qǐng)人:山東大學(xué)