【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐火材料领域，尤其涉及一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料及其制备方法。
技术介绍
1、核能是人类历史上的一项伟大发现，是人类最具希望的能源之一。但是在核工业生产和科研中，会产生一些不同程度放射性的固态、液态和气态废物。在这些废物中，放射性物质的含量虽然很低，危害却很大。普通的外界条件对放射性物质根本不起任何作用，目前，较为节能环保的一种处理方式为核废料玻璃玻璃化处理；通过加入玻璃熔炼原料使其形成玻璃体，利用玻璃的包容性处理核废料。
2、玻璃化处理的过程中，需要高温熔炉进行玻璃化处理，这对燃烧炉炉用材料的性能以及结构提出了新的要求，不仅要求优异的耐高温性能，还要求其硬度以及多元性能。用本专利技术的耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石作为炉用基材，可以提升原有尖晶石的性能，进而提高整体炉体的功效。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料及其制备方法，耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石主要是将性能优异的氧化铬砂，氧化铝粉、氧化镁粉、氧化锆粉、氧化钛粉和聚乙二醇按照一定的比例，经过配料、保温箱预热、高温烧制、自然冷却工艺，制备出的耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石性能优越，具有良好的耐高温、防剥落，耐侵蚀的特点。
2、本专利技术通过高熵化对原位形成的铬尖晶石进行制备，具备多种元素的优良性能，同时也增大了耐高温度以及抗侵蚀能力；制备工艺相对简单，制备出的高熵化镶嵌结构高铬尖晶石性能优异，可以很好的解决高温玻璃
3、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，原始料以重量份数计为：氧化铬砂80-90份、氧化铝粉5-15份、氧化镁粉5-10份、氧化锆粉1-2份、氧化钛粉1-2份。
5、聚乙二醇加入量为原始料总重量的1-3%。
6、粘合剂加入量为原始料总重量的3-10 %。
7、粘合剂为磷酸二氢铝和粘土；磷酸二氢铝加入量为粘合剂总重量的30-50 %；粘土加入量为粘合剂总重量的50-70 %。
8、氧化铬砂的纯度＞95%，粒度大小为200目氧化锆粉的纯度＞99%，粒度大小为200目氧化铝粉的纯度＞99%，粒度大小≤5μm。
9、氧化镁粉的纯度＞98%，粒度大小≤3μm。
10、氧化钛粉的纯度＞95%，粒度大小≤3μm。
11、聚乙二醇的纯度＞98%，粒度大小≤120μm。
12、一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料的制备方法：
13、步骤一：原料混合并干燥
14、将氧化铬砂、金属铝粉、氧化镁粉、氧化锆粉、氧化钛粉上述重量占比加入到振动磨中研磨1~5min，将混合好的配料加入粘合剂与聚乙二醇共同放入球磨机球磨5~20h；磨成粘状固体后，在200℃下烘干2小时，制得预混料；
15、步骤二、将球磨好的配料放入模具中，挤压成型，而后将成型块于110-130℃条件下固化干燥12-18个小时，将干燥后的实验块在1700-1800℃烧制1-3个小时，保温1h后制得耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石。
16、本专利技术是以铬尖晶石层为基体，在铬尖晶石层之上，有多层高熵化的无机非金属材料层，这些高熵化材料层的成分主要是经过高熵化处理的多种无机非金属材料的混合物，它们以无序晶体结构相互镶嵌。
17、本专利技术在高温条件下，原始料发生离子扩散和重组；二价和三价金属离子在晶格中重新排列，原位形成尖晶石结构的晶体；反应过程中，原子获得足够的能量，使得晶格中的离子能够克服能垒进行迁移，原位生长出铬尖晶石层。
18、本专利技术的原料混合，首先将多种无机非金属材料按照一定的化学计量比进行均匀混合；通过球磨介质对原料的撞击和研磨，使不同的颗粒充分接触，减小颗粒尺寸，增加反应活性。
19、本专利技术的高温烧结，将混合好的原料进行高温烧结处理。在高温环境下1000-2000℃左右，材料中的原子会获得足够的能量，发生剧烈的热运动。不同元素的原子会相互扩散、溶解，形成复杂的固溶体结构。这个过程类似于合金中的原子混合，使得体系的熵值增加，从而实现高熵化。
20、本专利技术的快速冷却，烧结完成后，采用快速冷却的方式，固定高熵化后的结构。快速冷却可以抑制原子的再扩散和有序化过程，使得高熵状态得以保留。
21、本专利技术的熵化镶嵌结构是最底层是铬尖晶石层作为基体，它起到支撑和与基体结合的作用。在铬尖晶石层之上，有多层高熵化的无机非金属材料层。这些高熵化材料层的成分主要是经过高熵化处理的多种无机非金属材料的混合物，它们以无序晶体结构相互镶嵌。
22、本专利技术得到的无序晶体结构是指原子或离子在晶格中的排列不具有长程有序性。在这种高熵化的材料中，多种元素的原子相互混合，不像传统晶体那样有规律地排列。
23、这种无序晶体结构可以带来多种优势。首先是提高材料的耐侵蚀性。由于没有明显的晶体界面和有序的原子排列，侵蚀介质（如酸、碱、高温熔盐等）难以沿着特定的晶界或原子层进行扩散和侵蚀。其次，无序结构可以增加材料的硬度和韧性。不同元素的随机分布可以阻碍位错的移动，从而提高材料的强度。并且，高熵化的无序结构还能使材料具有更好的热稳定性，在高温环境下，原子的无序排列可以减少因热膨胀等因素导致的结构破坏。
24、其中步骤一球磨机湿法球磨时的料、球质量比为1~5：5~9。
25、所述氧化铬砂，具有高熔点、化学稳定性高，硬度大，且抗侵蚀，耐酸碱性和高温稳定性
26、所述金属铝粉，具有抗氧化性能和良好的延展性，可作用于粒子之间连接，形成稳定的镶嵌结构
27、所述氧化镁粉，具有高度耐火绝缘性能，热膨胀系数好，导热率高，在高温下可使材料形状不易改变
28、所述氧化锆粉，具有高热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性、高硬度、高压缩强度和高导热性
29、所述氧化钛粉，具有高熔点，附着力强，不易起化学反应，性质稳定
30、本专利技术主要用于核废料玻璃化处理陶瓷内衬涂层，本专利技术利用铬元素高熔点和很高的耐腐蚀性，并与其他性能不同的元素进行高熵化处理，形成层层镶嵌的结构，进一步增大了材料性能的稳定，实现了尖晶石耐腐蚀性和耐高温性能的提升，在技术上具有突出的先进性。
31、步骤一中通过氧化铬砂、金属铝粉、氧化镁粉、氧化锆粉、氧化钛粉预先球磨，不但起到了均匀混料的目的，而且在磨的过程中，进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积，降低了颗粒表面活化能，提高涂层的均匀性。
32、本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将氧化铬砂、金属铝粉、氧化镁粉、氧化锆粉、氧化钛粉湿法球磨，制得预混料，再将预混料和聚乙二醇溶液进行搅拌制得高铬尖晶石。将镁铝氧化铬砂、金属铝粉、氧化镁粉、氧化锆粉、氧化钛粉进行预先球磨，增加了粉料的比表面积，降低了颗粒表面活化能；本专利技术制备工艺相对简单，所制备的高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：原始料以重量份数计为：氧化铬砂80-90份、氧化铝粉5-15份、氧化镁粉5-10份、氧化锆粉1-2份、氧化钛粉1-2份；聚乙二醇加入量为原始料总重量的1-3%；粘合剂加入量为原始料总重量的3-10 %。
2.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：粘合剂为磷酸二氢铝和粘土。
3.根据权利要求2所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：磷酸二氢铝加入量为粘合剂总重量的30-50 %；粘土加入量为粘合剂总重量的50-70 %。
4.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化铬砂的纯度＞95%，粒度大小为200目。
5.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化锆粉的纯度＞99%，粒度大小为200目。
6.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化铝粉的纯度＞99%，粒度大小≤5μm。
7.根据权利要求1所述的一
8.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化钛粉的纯度＞95%，粒度大小≤3μm。
9.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：聚乙二醇的纯度＞98%，粒度大小≤120μm。
10.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料的制备方法，其特征在于：步骤一：原料混合并干燥将氧化铬砂、金属铝粉、氧化镁粉、氧化锆粉、氧化钛粉上述重量占比加入到振动磨中研磨1~5min，将混合好的配料加入粘合剂与聚乙二醇共同放入球磨机球磨5~20h；磨成粘状固体后，在200℃下烘干2小时，制得预混料；步骤二、将球磨好的配料放入模具中，挤压成型，而后将成型块于110-130℃条件下固化干燥12-18个小时，将干燥后的实验块在1700-1800℃烧制1-3个小时，保温1h后制得耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石。
...【技术特征摘要】
1.一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：原始料以重量份数计为：氧化铬砂80-90份、氧化铝粉5-15份、氧化镁粉5-10份、氧化锆粉1-2份、氧化钛粉1-2份；聚乙二醇加入量为原始料总重量的1-3%；粘合剂加入量为原始料总重量的3-10 %。
2.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：粘合剂为磷酸二氢铝和粘土。
3.根据权利要求2所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：磷酸二氢铝加入量为粘合剂总重量的30-50 %；粘土加入量为粘合剂总重量的50-70 %。
4.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化铬砂的纯度＞95%，粒度大小为200目。
5.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化锆粉的纯度＞99%，粒度大小为200目。
6.根据权利要求1所述的一种耐侵蚀高熵化镶嵌结构高铬尖晶石材料，其特征在于：氧化铝粉的纯度＞99%，粒度大小≤5...
【专利技术属性】
技术研发人员：王黎，徐煜珽，高依婷，董宾宾，李治国，殷超凡，马娟娟，魏佳炜，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：
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