[发明专利]一种Ti3

说明书

本发明涉及一种Ti₃AlC₂包覆镁砂骨料的制备方法，包括以下步骤：（1）将Ti粉、Al粉、碳源预混合；（2）在预混合的粉体中加入无水乙醇，混合后烘干得到前驱体粉体；（3）将催化剂预溶于无水乙醇中，后加入结合剂中；将前驱体粉体加入结合剂‑无水乙醇‑催化剂的混合液中，超声分散；（4）将镁砂骨料浸入步骤（3）所得溶液中，得到包覆好的镁砂骨料；（5）将包覆好的镁砂骨料放入烧结炉中，于Ar气氛保护下烧结，烧制结束后随炉冷却至室温即可得到Ti₃AlC₂包覆镁砂骨料。该方法具有工艺简单、制备周期短、生产成本相对较低等优势，适用于规模化生产和应用。

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种Ti₃AlC₂包覆镁砂骨料的制备方法。

背景技术

随着钢铁工业的发展，国防军工、航空航天、汽车工业等领域对高性能钢材的要求日趋提高。为提高钢的纯净度，低碳和高性能耐火材料的发展势在必行。高性能钢水需要进行降碳、钙处理等，而钢水净化技术对连铸功能元件提出了更高、更苛刻的要求。滑板是炼钢连铸用关键性功能元件之一，其在使用过程中受到强烈的热震、钢水的冲刷磨损以及环境介质的侵蚀，使用条件极为苛刻。因此，滑板必须具有优良的抗热震性，对高温强度、耐磨性、抗水化性和抗侵蚀性等也有较高要求。铝碳质和铝锆碳质滑板是目前钢厂普遍采用的滑板材质，但这两类滑板在浇铸钙处理钢时，抗钙侵蚀性能力差。MgO具有良好的机械性能和抗化学侵蚀性，且MgO不与CaO、FeO等反应生成低共熔物，在一定程度上满足了浇铸钙处理钢的要求。但MgO较大热膨胀系数（13.5×10^-6 K^-1）致使其抗热震性较差，因此镁质滑板在使用过程中易出现贯穿裂纹、滑动面剥落和掉块、钢水渗透等问题，且镁质滑板高温强度低、耐磨性差，在国内浇铸钙处理钢时使用寿命低。因此，高抗热震性、高强度镁质滑板的开发迫在眉睫，目前国内外在此方面的研究报道较少。

Ti₃AlC₂是六方层状金属陶瓷，兼具有陶瓷的低密度（4.2 g·cm^-3）、低热膨胀系数（8.8×10^-6 K^-1）、高弹性模量（297 GPa）、耐腐蚀性和抗氧化性，以及金属的良好导热（29W/(m·K)）和导电性（3.6×10⁶ s·m^-1）、不易受热冲击影响和良好的抗热震性。Ti₃AlC₂对钢水不润湿，在受到钢水冲击时会触发多重能量吸收机制，如晶粒弯折、晶粒拔出、微裂纹扩散和偏转等，会形成塑性损伤区，使其具有良好的抗热震性和抗钢水/渣侵蚀性。更有意义的是Ti₃AlC₂又比常用的固体润滑剂石墨、MoS₂等有更低的摩擦系数和更优的自润滑性能，独特的层状结构和高温下的塑性变形能力可耗散大量的能量，极大地缓解镁砂骨料高温膨胀产生的热应力作用，这些特性使Ti₃AlC₂能够部分或全部代替石墨降低碳含量，同时保持优良的抗热震性。