【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于耐火材料領域，尤其涉及一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料及其制備方法。
技術介紹
1、核能是人類歷史上的一項偉大發現，是人類最具希望的能源之一。但是在核工業生產和科研中，會產生一些不同程度放射性的固態、液態和氣態廢物。在這些廢物中，放射性物質的含量雖然很低，危害卻很大。普通的外界條件對放射性物質根本不起任何作用，目前，較為節能環保的一種處理方式為核廢料玻璃玻璃化處理；通過加入玻璃熔煉原料使其形成玻璃體，利用玻璃的包容性處理核廢料。
2、玻璃化處理的過程中，需要高溫熔爐進行玻璃化處理，這對燃燒爐爐用材料的性能以及結構提出了新的要求，不僅要求優異的耐高溫性能，還要求其硬度以及多元性能。用本專利技術的耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石作為爐用基材，可以提升原有尖晶石的性能，進而提高整體爐體的功效。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述技術問題，提供了一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料及其制備方法，耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石主要是將性能優異的氧化鉻砂，氧化鋁粉、氧化鎂粉、氧化鋯粉、氧化鈦粉和聚乙二醇按照一定的比例，經過配料、保溫箱預熱、高溫燒制、自然冷卻工藝，制備出的耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石性能優越，具有良好的耐高溫、防剝落，耐侵蝕的特點。
2、本專利技術通過高熵化對原位形成的鉻尖晶石進行制備，具備多種元素的優良性能，同時也增大了耐高溫度以及抗侵蝕能力；制備工藝相對簡單，制備出的高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石性能優異，可以很好的解決高溫玻璃
3、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
4、一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，原始料以重量份數計為：氧化鉻砂80-90份、氧化鋁粉5-15份、氧化鎂粉5-10份、氧化鋯粉1-2份、氧化鈦粉1-2份。
5、聚乙二醇加入量為原始料總重量的1-3%。
6、粘合劑加入量為原始料總重量的3-10?%。
7、粘合劑為磷酸二氫鋁和粘土；磷酸二氫鋁加入量為粘合劑總重量的30-50?%；粘土加入量為粘合劑總重量的50-70?%。
8、氧化鉻砂的純度＞95%，粒度大小為200目氧化鋯粉的純度＞99%，粒度大小為200目氧化鋁粉的純度＞99%，粒度大小≤5μm。
9、氧化鎂粉的純度＞98%，粒度大小≤3μm。
10、氧化鈦粉的純度＞95%，粒度大小≤3μm。
11、聚乙二醇的純度＞98%，粒度大小≤120μm。
12、一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料的制備方法：
13、步驟一：原料混合并干燥
14、將氧化鉻砂、金屬鋁粉、氧化鎂粉、氧化鋯粉、氧化鈦粉上述重量占比加入到振動磨中研磨1~5min，將混合好的配料加入粘合劑與聚乙二醇共同放入球磨機球磨5~20h；磨成粘狀固體后，在200℃下烘干2小時，制得預混料；
15、步驟二、將球磨好的配料放入模具中，擠壓成型，而后將成型塊于110-130℃條件下固化干燥12-18個小時，將干燥后的實驗塊在1700-1800℃燒制1-3個小時，保溫1h后制得耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石。
16、本專利技術是以鉻尖晶石層為基體，在鉻尖晶石層之上，有多層高熵化的無機非金屬材料層，這些高熵化材料層的成分主要是經過高熵化處理的多種無機非金屬材料的混合物，它們以無序晶體結構相互鑲嵌。
17、本專利技術在高溫條件下，原始料發生離子擴散和重組；二價和三價金屬離子在晶格中重新排列，原位形成尖晶石結構的晶體；反應過程中，原子獲得足夠的能量，使得晶格中的離子能夠克服能壘進行遷移，原位生長出鉻尖晶石層。
18、本專利技術的原料混合，首先將多種無機非金屬材料按照一定的化學計量比進行均勻混合；通過球磨介質對原料的撞擊和研磨，使不同的顆粒充分接觸，減小顆粒尺寸，增加反應活性。
19、本專利技術的高溫燒結，將混合好的原料進行高溫燒結處理。在高溫環境下1000-2000℃左右，材料中的原子會獲得足夠的能量，發生劇烈的熱運動。不同元素的原子會相互擴散、溶解，形成復雜的固溶體結構。這個過程類似于合金中的原子混合，使得體系的熵值增加，從而實現高熵化。
20、本專利技術的快速冷卻，燒結完成后，采用快速冷卻的方式，固定高熵化后的結構?？焖倮鋮s可以抑制原子的再擴散和有序化過程，使得高熵狀態得以保留。
21、本專利技術的熵化鑲嵌結構是最底層是鉻尖晶石層作為基體，它起到支撐和與基體結合的作用。在鉻尖晶石層之上，有多層高熵化的無機非金屬材料層。這些高熵化材料層的成分主要是經過高熵化處理的多種無機非金屬材料的混合物，它們以無序晶體結構相互鑲嵌。
22、本專利技術得到的無序晶體結構是指原子或離子在晶格中的排列不具有長程有序性。在這種高熵化的材料中，多種元素的原子相互混合，不像傳統晶體那樣有規律地排列。
23、這種無序晶體結構可以帶來多種優勢。首先是提高材料的耐侵蝕性。由于沒有明顯的晶體界面和有序的原子排列，侵蝕介質（如酸、堿、高溫熔鹽等）難以沿著特定的晶界或原子層進行擴散和侵蝕。其次，無序結構可以增加材料的硬度和韌性。不同元素的隨機分布可以阻礙位錯的移動，從而提高材料的強度。并且，高熵化的無序結構還能使材料具有更好的熱穩定性，在高溫環境下，原子的無序排列可以減少因熱膨脹等因素導致的結構破壞。
24、其中步驟一球磨機濕法球磨時的料、球質量比為1~5：5~9。
25、所述氧化鉻砂，具有高熔點、化學穩定性高，硬度大，且抗侵蝕，耐酸堿性和高溫穩定性
26、所述金屬鋁粉，具有抗氧化性能和良好的延展性，可作用于粒子之間連接，形成穩定的鑲嵌結構
27、所述氧化鎂粉，具有高度耐火絕緣性能，熱膨脹系數好，導熱率高，在高溫下可使材料形狀不易改變
28、所述氧化鋯粉，具有高熱穩定性、耐磨性、耐腐蝕性、高硬度、高壓縮強度和高導熱性
29、所述氧化鈦粉，具有高熔點，附著力強，不易起化學反應，性質穩定
30、本專利技術主要用于核廢料玻璃化處理陶瓷內襯涂層，本專利技術利用鉻元素高熔點和很高的耐腐蝕性，并與其他性能不同的元素進行高熵化處理，形成層層鑲嵌的結構，進一步增大了材料性能的穩定，實現了尖晶石耐腐蝕性和耐高溫性能的提升，在技術上具有突出的先進性。
31、步驟一中通過氧化鉻砂、金屬鋁粉、氧化鎂粉、氧化鋯粉、氧化鈦粉預先球磨，不但起到了均勻混料的目的，而且在磨的過程中，進一步降低了粉料的粒度，在一定程度上增加了粉料的比表面積，降低了顆粒表面活化能，提高涂層的均勻性。
32、本專利技術的有益效果為：本專利技術通過將氧化鉻砂、金屬鋁粉、氧化鎂粉、氧化鋯粉、氧化鈦粉濕法球磨，制得預混料，再將預混料和聚乙二醇溶液進行攪拌制得高鉻尖晶石。將鎂鋁氧化鉻砂、金屬鋁粉、氧化鎂粉、氧化鋯粉、氧化鈦粉進行預先球磨，增加了粉料的比表面積，降低了顆粒表面活化能；本專利技術制備工藝相對簡單，所制備的高本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：原始料以重量份數計為：氧化鉻砂80-90份、氧化鋁粉5-15份、氧化鎂粉5-10份、氧化鋯粉1-2份、氧化鈦粉1-2份；聚乙二醇加入量為原始料總重量的1-3%；粘合劑加入量為原始料總重量的3-10?%。
2.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：粘合劑為磷酸二氫鋁和粘土。
3.根據權利要求2所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：磷酸二氫鋁加入量為粘合劑總重量的30-50?%；粘土加入量為粘合劑總重量的50-70?%。
4.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鉻砂的純度＞95%，粒度大小為200目。
5.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鋯粉的純度＞99%，粒度大小為200目。
6.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鋁粉的純度＞99%，粒度大小≤5μm。
7.根據權利要求1所述的一
8.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鈦粉的純度＞95%，粒度大小≤3μm。
9.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：聚乙二醇的純度＞98%，粒度大小≤120μm。
10.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料的制備方法，其特征在于：步驟一：原料混合并干燥將氧化鉻砂、金屬鋁粉、氧化鎂粉、氧化鋯粉、氧化鈦粉上述重量占比加入到振動磨中研磨1~5min，將混合好的配料加入粘合劑與聚乙二醇共同放入球磨機球磨5~20h；磨成粘狀固體后，在200℃下烘干2小時，制得預混料；步驟二、將球磨好的配料放入模具中，擠壓成型，而后將成型塊于110-130℃條件下固化干燥12-18個小時，將干燥后的實驗塊在1700-1800℃燒制1-3個小時，保溫1h后制得耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石。
...【技術特征摘要】
1.一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：原始料以重量份數計為：氧化鉻砂80-90份、氧化鋁粉5-15份、氧化鎂粉5-10份、氧化鋯粉1-2份、氧化鈦粉1-2份；聚乙二醇加入量為原始料總重量的1-3%；粘合劑加入量為原始料總重量的3-10?%。
2.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：粘合劑為磷酸二氫鋁和粘土。
3.根據權利要求2所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：磷酸二氫鋁加入量為粘合劑總重量的30-50?%；粘土加入量為粘合劑總重量的50-70?%。
4.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鉻砂的純度＞95%，粒度大小為200目。
5.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鋯粉的純度＞99%，粒度大小為200目。
6.根據權利要求1所述的一種耐侵蝕高熵化鑲嵌結構高鉻尖晶石材料，其特征在于：氧化鋁粉的純度＞99%，粒度大小≤5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王黎，徐煜珽，高依婷，董賓賓，李治國，殷超凡，馬娟娟，魏佳煒，
申請(專利權)人：洛陽理工學院，
類型：發明
國別省市：
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