專利名稱：一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種梯度功能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。
背景技術(shù)：
噴嘴是水煤漿燃燒器中的關(guān)鍵部件，水煤漿噴嘴的使用壽命取決于噴嘴的耐磨和耐熱性能，而噴嘴的使用壽命對水煤漿的應(yīng)用成本產(chǎn)生顯著影響。由于水煤漿不同于一般的液體燃料，它濃度高，粘度大，而且含有許多高硬度雜質(zhì)，會(huì)對噴嘴造成嚴(yán)重的沖蝕磨損；另外，水煤漿噴嘴工作時(shí)的環(huán)境溫度高，噴嘴出口端部存在很高的溫度和很大的溫度梯度。因此，水煤漿噴嘴材料應(yīng)具有很好的耐磨和耐熱性，并能承受溫度變化所帶來的熱沖擊作用。國內(nèi)外常用的水煤漿噴嘴材料有金屬、硬質(zhì)合金和陶瓷。金屬和硬質(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、耐磨性和耐熱性比金屬和硬質(zhì)合金高，但是陶瓷水煤漿噴嘴的抗熱沖擊能力較差。由于水煤漿噴嘴的出口端部置于鍋爐內(nèi)，當(dāng)溫度出現(xiàn)變化時(shí)，很容易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致水煤漿噴嘴產(chǎn)生裂紋而損壞。

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，硬度高和耐磨性好的SiC作為基體，(W，Ti)C固溶體作為強(qiáng)化相；通過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程中的熱應(yīng)力，提高其抗熱沖擊能力。
本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的。
一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，其特征是該陶瓷水煤漿噴嘴的成分含有SiC和(W，Ti)C固溶體，(W，Ti)C固溶體含量沿噴嘴軸向呈梯度變化，從噴嘴入口處的10％(質(zhì)量百分比)提高到噴嘴出口處的50％，梯度層數(shù)大于或等于5，其制備工藝步驟如下(1)以SiC為基體，以(W，Ti)C固溶體為強(qiáng)化相，配置(W，Ti)C含量不同的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末，(W，Ti)C含量范圍為10％～50％(質(zhì)量百分比)。
(2)將配置好的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(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200～250小時(shí)；(3)將球磨好的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末放置真空干燥箱中干燥，干燥后在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的櫥中過篩；(4)將干燥好的不同(W，Ti)C含量的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末分別裝入石墨模具中；按照(W，Ti)C固溶體的含量從噴嘴入口到出口逐漸增大的順序在石墨模具中進(jìn)行粉末的逐層鋪展及預(yù)壓；(5)以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，采用熱壓燒結(jié)工藝制備陶瓷水煤漿噴嘴。
上述制備工藝步驟(5)中，熱壓燒結(jié)溫度范圍為1900～2000℃，壓力為32～35MPa，保溫時(shí)間為50～60min。
通過上述工藝制備的梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴，其(W，Ti)C固溶體含量沿噴嘴軸向呈梯度變化，從而可緩解其在使用過程中的熱應(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。
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SiC為基體，按固溶體(W，Ti)C含量分別為10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％的質(zhì)量百分比稱取原料，配置9種不同(W， Ti)C含量的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末；然后分別進(jìn)行強(qiáng)化球磨，以乙醇作為介質(zhì)，球磨時(shí)間200小時(shí)；將球磨好的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末放置真空干燥箱中干燥，干燥后，在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的氣氛的櫥中過篩；將干燥好的9種不同(W，Ti)C含量的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末分別裝入石墨模具中，按照(W，Ti)C固溶體的含量從噴嘴入口到出口逐漸增大的順序在石墨模具中進(jìn)行粉末的逐層鋪展及預(yù)壓。以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，采用熱壓燒結(jié)工藝制備陶瓷水煤漿噴嘴，燒結(jié)溫度為1900℃，壓力為32MPa，保溫時(shí)間為50min。
實(shí)施例二如實(shí)施例一所述，所不同的是配置5種(W，Ti)C含量分別為10％、20％、30％、40％、50％的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末。燒結(jié)溫度為2000℃，壓力為35MPa，保溫時(shí)間為60min。
權(quán)利要求
1.一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，其特征是該陶瓷水煤漿噴嘴的成分含有SiC和(W，Ti)C固溶體，(W，Ti)C固溶體含量沿噴嘴軸向呈梯度變化，從噴嘴入口處的10％(質(zhì)量百分比)提高到噴嘴出口處的50％，梯度層數(shù)量大于或等于5，其制備工藝步驟如下(1)以SiC為基體，以(W，Ti)C固溶體為強(qiáng)化相，配置(W，Ti)C含量不同的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末，(W，Ti)C含量范圍為10％～50％(質(zhì)量百分比)。(2)將配置好的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(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200～250小時(shí)；(3)將球磨好的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末放置真空干燥箱中干燥，干燥后在有氮?dú)獗Ｗo(hù)的櫥中過篩；(4)將干燥好的不同(W，Ti)C含量的SiC+(W，Ti)C陶瓷復(fù)合粉末分別裝入石墨模具中，按照(W，Ti)C固溶體的含量從噴嘴入口到出口逐漸增大的順序在石墨模具中進(jìn)行粉末的逐層鋪展及預(yù)壓；(5)以氮?dú)庾鳛闊Y(jié)氣氛，采用熱壓燒結(jié)工藝制備陶瓷水煤漿噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的制備工藝，其特征在于所述的熱壓燒結(jié)工藝參數(shù)為熱壓燒結(jié)溫度為1900～2000℃，壓力為32～35MPa，保溫時(shí)間為50～60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴及其制備方法。它是以SiC為基體、以(W，Ti)C固溶體為強(qiáng)化相，采用熱壓燒結(jié)工藝制備的梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴。該陶瓷水煤漿噴嘴的成分(W，Ti)C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。
文檔編號C04B35/565GK1686941SQ200510042269
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月6日
發(fā)明者鄧建新, 劉莉莉, 李劍峰, 丁明偉 申請人:山東大學(xué)