[发明专利]一种Al

说明书

本发明公开了一种Al₂O₃‑Cr高温结构陶瓷热电偶保护套管的制备工艺，包括以下步骤：将Al₂O₃、Cr、Cr₂O₃、TiO₂、MgO原料按特定的质量比例投入球磨机内将其充分混合均匀；真空干燥、制粒、压制成型、高温烧结等步骤。本发明在原料的选择和配比，以及制备工艺上进行了创新和改进，有效解决了高温结构陶瓷的脆性问题，所制备的Al₂O₃‑Cr高温结构陶瓷热电偶保护套管能够替代进口碳化硅热电偶套管，具有耐高温、耐热冲击、导热性能好、可承受温度的循环变化、抗气流冲刷、密封性能好等特点，使用寿命超过碳化硅热电偶保护套管的2倍，大大节约了成本。

技术领域

本发明属于粉末冶金材料中的特种陶瓷制备技术领域，特别是提供了Al₂O₃-Cr高温结构金属陶瓷材料的制备工艺。

背景技术

随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的发展，材料需求在比较苛刻情况下使用。例如磁流体发电的通道材料，既要能耐高温，又要能经受高温气流的冲刷和腐蚀。空间技术的发展(如航天器的喷嘴、燃烧室的内衬、喷气发动机的叶片等)对材料提出了愈来愈高的要求。石油化工、能源开发等方面的反应装置、热交换器、核燃料，导弹喷管的衬套，热电偶保护套管，对材料的耐高温性、耐腐蚀性、耐磨性也日益要求严格。由此可见高温结构陶瓷材料越来越显得特别重要，其品种的需要也日益俱增。总之，高温结构陶瓷材料具有金属等其他材料所不具备的优点，即具有耐高温、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、低膨胀系数、高导热性和质轻等特点。

高温结构陶瓷材料早先主要是指氧化物系统，现在已经发展到非氧化物系统以及氧化物与非金属氧化物的复合系统。科学工作者在解决高温结构陶瓷材料的耐腐蚀冲刷和材料的脆性方面正不断进行研究和探索。例如石油化工、能源开发、高温热风炉等方面的反应装置、热交换器、核燃料，热电偶保护套管，对材料的耐高温性、耐腐蚀性、耐磨性也日益要求严格。

该Al₂O₃-Cr高温结构陶瓷热电偶保护套管应用在高温热风炉上优势明显，高温热风炉是能够持续不断的提供500度以上的高温热的设备。尤其是现在大多数冶炼，都是使用高温热风炉，要求燃烧后的热空气，经过换热器，把热量换给新鲜的冷空气，可使新鲜空气温度达到1000度以上。燃烧室内的温度将超过1400度，对测温热电偶的套管材料性能要求既耐1400度以上，同时高温热风炉以煤，天然气，煤气，柴油，重油等燃料通过燃烧器燃烧，会产生大量高温氧化物，硫化氢，氢化物，氮氧化物，二氧化碳，水蒸气，煤粉的冲刷，腐蚀性强，而且冲刷流体速度快。

目前大多数高温热风炉使用都是采用进口的碳化硅材质套管，碳化硅和水蒸气在1300-1400℃开始反应，在1000℃开始氧化，在1350℃显著氧化，熔融的氢氧化物在高温时分解碳化硅，所以碳化硅材质的热电偶套管在高温热风炉的环境中使用寿命不长，经常需要更换，成本较高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种Al₂O₃-Cr高温结构陶瓷热电偶保护套管的制备工艺，在原料的选择和配比，以及制备工艺上进行了创新和改进，使产品的强度增加，解决了高温结构陶瓷的脆性问题，并提高其耐高温和耐腐蚀性能，使其能够代替现有进口的碳化硅材质套管，提高保护套管的使用寿命，节约成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种Al₂O₃-Cr高温结构陶瓷热电偶保护套管的制备工艺，包括以下步骤：