[发明专利]一种应用于超高温感应加热的发热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种应用于超高温感应加热的发热材料及其制备方法，属于发热材料领域。本发明的发热材料，各组分质量百分比为：二硅化钼粉20～85％；二硼化锆粉5～70％；碳化硅粉2～20％；粘结剂1～10％；增塑剂1～10％；润滑剂1～10％；水5～20％。本发明发热材料的制备方法为，将二硅化钼粉、二硼化锆粉、碳化硅粉和粘结剂加入球磨机中，与无水乙醇共混；将共混后的泥浆经干燥得到粉料过筛；增塑剂和润滑剂与水混合后加入过筛后的粉料中，再用练泥机练泥成泥料；泥料经陈腐后采用真空挤出工艺成型；挤出成型的生坯经干燥、脱脂处理后，在1600～1900℃条件下烧结1～3小时，得到目标产品。本发明制得的超高温感应发热材料在氧化性气氛中的最高使用温度可高达1800～1900℃。

技术领域

本发明涉及一种应用于超高温感应加热的发热材料及其制备方法，属于发热材料领域。

背景技术

感应炉是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉，包括感应熔炼炉和感应加热炉。感应熔炼炉主要用于物料(一般为金属)的熔炼，感应加热炉主要用于物料的加热，包括物料的整体均匀加热、表面加热或局部加热等。感应炉具有加热速度快、电热效率高、氧化脱炭少、加热均匀、无污染、占地面积小、低能耗和温控精度高等传统加热设备不可比拟的优点，被广泛应用于炼钢、铸铁生产、机械零件加工、粉末冶金等领域。

目前在感应加热设备中应用较多的发热材料主要有贵金属、金属合金和石墨，理论上石墨的发热温度可高达3000℃左右，然而众所周知，石墨在高温下极易被氧化，从而制约其在超高温氧化性环境中的应用，贵金属和金属合金材料由于发热温度较低、成本较高、耐腐蚀性差等缺点而不能被普遍应用于发热材料领域中，因此研制一种低成本且在氧化性环境中能长期循环使用的感应发热材料是将感应加热设备普遍应用的关键。

陶瓷及陶瓷基复合材料具有熔点高、抗热震性好、生产成本低、耐腐蚀性和抗氧化性优异等特点，近年来受到了本领域研究人员的普遍关注，其中MoSi₂陶瓷材料由于具有升温速率快、发热量大、电导率稳定、热膨胀系数低、高温下表面生成致密的保护膜而具有优异的高温抗氧化性等特点，被广泛应用于电加热设备的发热材料中，是目前高温加热领域中最具发展前景的陶瓷发热材料之一，然而当其在超高温(>1800℃)氧化性环境中使用时，由于表面氧化膜的破裂、脱落和快速分解导致其使用寿命大大缩短，且MoSi₂陶瓷材料还存在高温环境(1350℃以上)强度低、中温环境(1000℃以下)韧性差、低温环境(400-600℃)氧化快等缺点。当前国内外材料科学工作者开展了大量改善MoSi₂陶瓷材料力学性能的研究工作，并取得了令人满意的结果，大大扩展了MoSi₂陶瓷材料在高温结构材料领域的应用空间。但若将其应用于超高温发热材料领域，优异的超高温抗氧化性无疑是其最为重要的性能之一，以牺牲其高温抗氧化性而换来力学性能的改善不能满足其在超高温极端环境中的使用要求。因此，在当前改善MoSi₂陶瓷材料力学性能的研究基础上提高其在超高温环境中的抗氧化性是提高MoSi₂陶瓷材料使用温度与使用寿命的关键，对扩展MoSi₂陶瓷材料在高温加热材料领域的应用空间具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前感应加热设备中发热材料在超高温氧化性环境中使用受到限制的问题，而提供一种在超高温氧化性环境中能长期循环使用的感应发热材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种应用于超高温感应加热的发热材料，该材料配方中各组分的质量百分比如下：

所述的粘结剂为：环氧树脂、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基丙基纤维素、木质素磺酸钠、聚乙烯醇、明胶、硅酸乙酯、大米淀粉、高岭土、膨润土中的一种；