專利名稱：用耐火材料處理液態(tài)非鐵金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理液態(tài)非鐵金屬的方法，尤其涉及與該液態(tài)材料接觸的固體材料。
為了能抵抗當(dāng)與液態(tài)非鐵金屬如鋁接觸時(shí)的侵蝕性環(huán)境，需要用耐火材料。產(chǎn)生這種需要的原因之一是在汽車零件如底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件中鋁的使用量增加。與液態(tài)鋁直接接觸使用的材料必須具有良好的耐腐蝕性能和良好的耐磨蝕性能，并具有良好的抗高溫氧化性能和抗熱震性能，也要具有良好的耐沖擊性能與高的強(qiáng)度和硬度。該材料還應(yīng)能夠以低成本容易地加工成復(fù)雜的形狀。
目前鋁工業(yè)中使用硅鋁氧氮化物SIALON，盡管其制造成本高。然而，SIALON的一個(gè)缺點(diǎn)是脆，因此加工成本高。
還曾經(jīng)評(píng)估過與液態(tài)鋁接觸的SiC和Si3N4材料。發(fā)現(xiàn)兩者均有Si溶解到液態(tài)鋁中。發(fā)現(xiàn)用反應(yīng)燒結(jié)Si3N4(HIPRBSN)的熱等靜壓(HIP)制備的Si3N4具有最佳的耐蝕性能。
由AlN形成了一層致密的保護(hù)層。已發(fā)現(xiàn)使用硅金屬作為粘結(jié)相制備的SiC具有低的耐蝕性。當(dāng)與液態(tài)鋁一起使用時(shí)，SiC表現(xiàn)出來的缺點(diǎn)包括脆性、機(jī)械加工困難、抗熱震性能差、抗沖擊性能差以及與液態(tài)鋁反應(yīng)。
一般來說，Al對(duì)Si的高親和力和Si在Al中的高溶解度常會(huì)導(dǎo)致Si溶解于液態(tài)鋁中。
一些金屬材料如鑄鐵常和液態(tài)鋁一起使用，因?yàn)檫@些金屬便宜、機(jī)械強(qiáng)度高且抗熱震性能好。然而，鑄鐵保護(hù)管被液態(tài)鋁浸濕，導(dǎo)致材料的溶解，并隨后熔融物被不希望的鐵顆粒所污染。
本發(fā)明解決了上述問題。
因此本發(fā)明涉及一種處理液態(tài)非鐵金屬的方法，其中當(dāng)該液態(tài)金屬與固體耐火材料接觸時(shí)處理該液態(tài)金屬，所述方法的特征在于該固體材料為Ti3SiC2。
令人吃驚且意想不到的是該材料在液態(tài)鋁中是穩(wěn)定的。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)與液態(tài)鋁接觸時(shí)，在該材料的表面上形成了一個(gè)反應(yīng)區(qū)，該反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生了鈍化所述材料的外表面的覆層，并基本上防止了化學(xué)腐蝕。
因此已發(fā)現(xiàn)該材料在處理液態(tài)鋁和鋁合金方面是優(yōu)異的。
Ti3SiC2材料具有適應(yīng)于高溫應(yīng)用的獨(dú)特的性能組合。它具有非常好的加工性能，可以加工成復(fù)雜形狀。該材料對(duì)熱震也不敏感。Ti3SiC2也是一種具有高的抗沖擊性能、且在脆和硬材料間的平衡溫度為約1200℃的材料。室溫下該材料的熱導(dǎo)率為約37W/mK。該材料可用制備陶瓷材料的常規(guī)方法制備，這些方法包括擠出、冷等靜壓(CIPing)、澆鑄和通過無壓燒結(jié)或熱等靜壓(HIP)充填。制得的材料中可存在少量TiC、SiC和TiSi2。
以上提及的液態(tài)材料的處理包括熔化、保留(retaining)(如當(dāng)合金化時(shí))、輸送、過濾(如當(dāng)該材料脫氣和提純時(shí))、或液態(tài)材料的鑄造。
上面提到了鋁。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，該液態(tài)材料可用鎂或鎂合金代替。
可以想見所述材料也可成功地應(yīng)用于其它具有相當(dāng)?shù)偷娜埸c(diǎn)的金屬或金屬合金。這方面主要有鋅、銅、錫和鉛或它們的合金。
因此本發(fā)明并不限于鋁或鎂的液態(tài)材料，而是還可應(yīng)用于Ti3SiC2在其中穩(wěn)定的其它材料。
因此應(yīng)理解本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方案，而是可在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)有所變化。
權(quán)利要求
1.一種處理液態(tài)非鐵金屬的方法，其中當(dāng)該液態(tài)金屬與固體耐火材料接觸時(shí)處理該液態(tài)金屬，其特征在于該固體材料為Ti3SiC2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該液態(tài)材料為鋁或鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該液態(tài)材料為鎂或鎂合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述處理包括該液態(tài)材料的熔化、保留、輸送、過濾或鑄造。
全文摘要
一種處理液態(tài)非鐵金屬的方法，其中當(dāng)該液態(tài)金屬與固體耐火材料接觸時(shí)處理該液態(tài)金屬。本發(fā)明的特征在于該固體材料為Ti
文檔編號(hào)C04B35/56GK1411427SQ0081724
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2000年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月20日
發(fā)明者M·桑德博格, J－O·奧爾森, C·波彼洛斯基 申請(qǐng)人:桑德維克公司, 德雷克塞爾大學(xué)