高性能耐磨陶瓷喷嘴及其制造方法 技术领域：本发明涉及一种高性能耐磨陶瓷喷嘴及其制造方法。
背景技术：目前陶瓷喷砂嘴、喷油嘴等喷嘴多采用碳化硅、碳化硼或者氧化铝等陶瓷材料制造。制造技术采用热压法或者无压烧结方法。所制造的喷嘴存在的主要问题是耐磨性能差，使用寿命低，同时还存在着喷嘴的韧性差，易破碎以及喷嘴的耐热震性能不能满足使用要求等缺陷，例如喷油嘴在开火或熄火时由于激冷或激热喷嘴容易破裂。
发明内容：为了解决陶瓷喷嘴硬度低、耐磨性差，使用寿命低的问题，同时解决陶瓷喷嘴韧性差、易破碎的问题，提供了一种陶瓷喷嘴以及这种喷嘴的制造方法。本发明是通过下述方案实现的：一种高性能耐磨陶瓷喷嘴，它是由下述原料制得的，各原料成分的质量百分比如下：碳化硅和/或碳化硼73％～94.5％、Al-Y系添加剂5％～25％、CeO2或La2O30.5％～3％。本发明还提供了高性能耐磨陶瓷喷嘴的制造方法，它是通过下述步骤实现的：(一)把碳化硅或碳化硼粉末、Al-Y系添加剂、CeO2或La2O3的粉末混合均匀，然后将其压制成喷嘴形状的坯件；(二)将坯件置于真空烧结炉中，先将真空烧结炉抽成真空，再把氩气通入真空烧结炉；(三)升温烧结。升温的速率为每分钟5～30℃，升温到1750～2100℃后，保温240～480分钟。烧结在氩气中进行。本发明与现有技术相比具有如下优点：1，耐磨性能提高，比目前技术提高10～50％，同时降低成本20～40％。2，韧性提高了30％左右，从而使耐热震性能提高。由于所述各组分在混合烧结过程中形成了具有良好韧性、耐磨性的硅铝硼钇复合相，所以喷嘴的硬度、耐磨性和耐热震性能都得到较大提高，克服了现有陶瓷喷嘴的缺陷。本发明具有设计合理和具有较大推广价值的优点。
具体实施方式一：它是由下述原料制得的，各原料成分的质量百分比如下：碳化硅和/或碳化硼73％～94.5％、Al-Y系添加剂5％～25％、CeO2或La2O30.5％～3％。本发明还提供了高性能耐磨陶瓷喷嘴的制造方法，它是通过下述步骤实现地：(一)把碳化硅或碳化硼粉末、Al-Y系添加剂、CeO2或La2O3的粉末混合均匀，然后将其压制成喷嘴形状的坯件；(二)将坯件置于真空烧结炉中，先将真空烧结炉抽成真空，再把氩气通入真空烧结炉；(三)升温烧结。升温的速率为每分钟5～30℃，升温到1750～2100℃后，保温240～480分钟。烧结在氩气中进行。当碳化硅和碳化硼粉末同时添加时，碳化硅与碳化硼的质量比为1∶20至20∶1。由于碳化硅韧性好于碳化硼但硬度低于碳化硼，可根据实际使用工况调节各种材料的配合比例，使喷嘴的综合性能更好地满足工况的使用要求，提高了喷嘴使用的可靠性。
具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同点是，各原料成分的质量百分比如下：碳化硅和/或碳化硼83.5％～93.5％、Al-Y系添加剂5％～15％、CeO2或La2O31.5％～3％。其它与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与实施方式一的不同点是，各原料成分的质量百分比如下：碳化硅和/或碳化硼73％～83.5％、Al-Y系添加剂15％～25％、CeO2或La2O30.5％～1.45％。其它与实施方式一相同。
具体实施方式四：各原料成分的质量百分比如下：碳化硼粉末含37％，碳化硅粉末含54.5～56.5％，Al-Y添加剂为6～8％，CeO2或La2O3为0.5％。碳化硅粉末为α相，粉末平均粒径为0.5微米，纯度大于96％。碳化硼粉末的平均粒径为1.0～3.5微米，纯度大于96％。Al-Y添加剂分别为AlN或Al2O3和Y2O3粉末，它们的平均粒径为0.6～3.0微米，纯度为97～99.9％。将上述粉末置于球磨机的尼龙罐中混合，加入适量的酒精作为混合助剂。球磨机的料球为碳化硼瓷球。上述粉末在球磨机中混合6～24小时后，在70～90℃的流动氮气中烘干破碎，加入质量在水中含量为1～10％的聚乙烯醇水溶液作为粘合剂，再混合2～8小时后干燥破碎，过60～80目筛。在钢模中冷压成型，成型压力为300～350MPa。而后将上述压坯置于真空烧结炉中。先抽成真空，用氩气冲洗三次后进行烧结。烧结在流动的氩气中进行，升温速率为5℃/分钟。在1920℃保温300分钟，得到烧结体的主要性能指标为：密度2.91g/cm3；硬度HV2740；四点抗弯强度720MPa；断裂韧性KIC8.2MPam1/2。与无压烧结的碳化硅喷嘴使用性能的对比见表1。
具体实施方式五：本实施方式与实施方式四的不同点是：各原料成分的质量百分比如下：碳化硼粉末含6％，碳化硅粉末含85.5～87.5％，Al-Y添加剂为6～8％，CeO2或La2O3为0.5％。在1870℃保温300分钟，得到烧结体的主要性能指标为：密度3.17g/cm3；硬度HV2530；四点抗弯强度520MPa；断裂韧性KIC6.2MPam1/2。与无压烧结的碳化硅喷嘴使用性能的对比见表1。
表1 硬度HV 喷砂嘴使用寿命(小时)(喷 砂嘴的孔径为8mm，气压 0.4MPa，喷射物为Al2O3，孔 径达到10mm，则到使用寿命。 水中激冷的次数(将喷嘴加热 到850℃后，投入20℃中，喷 嘴不破裂，所能承受激冷的次 数)无压烧结碳化硅 2420 126 12热压碳化硼 2910 274 8实例四 2740 305 17实例五 2530 240 14