專利名稱：具有優(yōu)異的抗高溫腐蝕性的高級(jí)抗侵蝕碳化物金屬陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬陶瓷復(fù)合物。更具體地，本發(fā)明涉及含有金屬碳化物的金屬陶瓷復(fù)合物和它們?cè)诟邷厍治g和腐蝕環(huán)境中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
耐磨損和耐化學(xué)材料可用于許多應(yīng)用領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，金屬表面要使用一些物質(zhì)，否則，金屬表面的侵蝕或腐蝕就會(huì)加快。
各種化學(xué)和石油工藝中使用的反應(yīng)器容器和輸送管路是具有下述金屬表面的設(shè)備的例子這些金屬表面通常提供有保護(hù)該表面免受材料降解的材料。由于這些容器和輸送管路通常在高溫下使用，因此，保護(hù)它們免受降解是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。目前使用耐火襯里保護(hù)在高溫下暴露在侵蝕或腐蝕環(huán)境中的金屬表面。然而，這些耐火襯里的使用壽命受到襯里機(jī)械磨耗的極大限制，尤其是暴露在高速微粒中(這在石油和石化產(chǎn)品加工中經(jīng)常遇到)時(shí)。耐火襯里一般還出現(xiàn)破裂和散裂(spallation)。因此，需要在高溫下更能抵抗侵蝕和腐蝕的襯里材料。
已知陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料或金屬陶瓷具有陶瓷的硬度和金屬的斷裂韌性的特征，但只有在相對(duì)適中的溫度，例如25℃至不超過大約300℃的溫度下使用時(shí)才如此。碳化鎢(WC)基金屬陶瓷，例如，既具有硬度也具有斷裂韌性，這使它們可用于高磨損應(yīng)用領(lǐng)域，例如用流體冷卻的切割工具和鉆頭。然而，WC基金屬陶瓷在高于大約600°F(315℃)的持續(xù)高溫下會(huì)降解。
本發(fā)明的目的是提供新型的、改進(jìn)的金屬陶瓷復(fù)合物。
本發(fā)明的另一目的是提供適合在高溫下使用的金屬陶瓷復(fù)合物。
本發(fā)明的又一目的是提供一種改進(jìn)的保護(hù)金屬表面在高溫條件下免受侵蝕和腐蝕的方法。
根據(jù)下列詳細(xì)描述，可以清楚地了解這些目的和其它目的。
發(fā)明概要粗略地說，本發(fā)明是一種金屬陶瓷復(fù)合物，其含有分散在粘合劑相(RS)中的陶瓷相(PQ)以及分散在(RS)中的被稱作再沉淀相的第三相G。陶瓷相(PQ)構(gòu)成金屬陶瓷復(fù)合物總體積的大約30體積％至大約95體積％，至少50體積％的(PQ)是選自由Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo及其混合物組成的組的金屬的碳化物。
粘合劑相(RS)包含選自Fe、Ni、Co、Mn及其混合物的金屬R，和合金元素S，S包括占粘合劑總重量至少12重量％的Cr和最高可達(dá)大約35重量％的選自由Al、Si、Y及其混合物組成的組的元素。
再沉淀相G含有占金屬陶瓷復(fù)合物總體積大約0.1體積％至大約10體積％的式MxCy所示的金屬碳化物，其中M是Cr、Fe、Ni、Co、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo或其混合物，C是碳，x和y是整數(shù)或分?jǐn)?shù)值，x在1至30之間，y在1至6之間。
在下列詳細(xì)描述中將闡明本發(fā)明的這種和其它具體實(shí)施方案，包括優(yōu)選適用的那些。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是使用30體積％的347不銹鋼(347SS)粘合劑制造的TiC(碳化鈦)金屬陶瓷的掃描電子顯微鏡(SEM)圖，顯示了分散在粘合劑中的TiC陶瓷相粒子和再沉淀的相M7C3(其中M包括Cr、Fe和Ti)。
圖2是使用30體積％的Inconel 718合金粘合劑制造的TiC(碳化鈦)金屬陶瓷的SEM圖，顯示了分散在粘合劑中的TiC陶瓷相粒子和再沉淀的相M7C3(其中M包括Cr、Fe和Ti)。該顯微照片中還顯示了在TiC核心周圍形成MC殼。
圖3a是使用30體積％的FeCrAlY合金粘合劑制造的TiC(碳化鈦)金屬陶瓷的SEM圖，顯示了分散在粘合劑中的TiC陶瓷相粒子、再沉淀的相M7C3和Y/Al氧化物粒子。
圖3b是與圖3a所示相同的選定粘合劑區(qū)域的透射式電子顯微鏡(TEM)圖，顯示了作為深色區(qū)域的Y/Al氧化物分散體。
圖4是顯示氧化物層厚度(微米)的圖，該厚度用于測(cè)量使用30體積％的粘合劑制造的TiC(碳化鈦)金屬陶瓷在800℃下在空氣中暴露65小時(shí)后的抗氧化性。
發(fā)明詳述在一個(gè)具體實(shí)施方案中，本發(fā)明是可以由通式(PQ)(RS)G表示的金屬陶瓷復(fù)合物，其中(PQ)是分散在連續(xù)的粘合劑相(RS)中的陶瓷相，G是分散在(RS)中的被稱作可再沉淀相的第三相。
陶瓷相(PQ)構(gòu)成金屬陶瓷復(fù)合物總體積的大約30體積％至大約95體積％。優(yōu)選地，陶瓷相構(gòu)成金屬陶瓷復(fù)合物的大約65體積％至大約95體積％。
在陶瓷相(PQ)中，P是選自由元素周期表(Merck Index，第20版，1983)的IV族、V族、VI族元素及其混合物的金屬；Q選自由碳化物、氮化物、硼化物、碳氮化物、氧化物及其混合物組成的組，然而，條件是至少50體積％的(PQ)是選自由Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo及其混合物組成的組的金屬的碳化物。優(yōu)選地，(PQ)是至少70體積％金屬碳化物，更優(yōu)選地，至少90體積％金屬碳化物。金屬碳化物的優(yōu)選金屬是Ti。
在陶瓷相(PQ)中，P和Q通常以化學(xué)計(jì)量存在(例如TiC)；然而，少量(PQ)可以具有非化學(xué)計(jì)量的P與Q比率(例如TiC0.9)。
陶瓷相的粒度直徑通常低于大約3毫米，優(yōu)選低于大約100微米，更優(yōu)選低于大約50微米。分散的陶瓷粒子可以具有任何形狀。一些非限制性例子包括球形、橢圓形、多面體、扭曲球形、扭曲橢圓形和扭曲多面體。粒度直徑是指對(duì)3D形狀的粒子最長(zhǎng)軸的測(cè)量結(jié)果。可以使用顯微鏡方法測(cè)量粒度，例如光學(xué)顯微術(shù)(OM)、掃描電子顯微術(shù)(SEM)和透射式電子顯微術(shù)(TEM)。
在金屬陶瓷復(fù)合物的粘合劑相(RS)中R是選自由Fe、Ni、Co、Mn及其混合物組成的組的金屬，S是合金元素，其中基于粘合劑的總重量，S包括至少12重量％的Cr，優(yōu)選大約18重量％至大約35重量％的Cr，和0重量％至大約35重量％的選自由Al、Si、Y及其混合物組成的組的元素。R∶S的質(zhì)量比為50∶50至大約88∶12。粘合劑相(RS)低于70體積％。
粘合劑(RS)中優(yōu)選包括占(RS)總重量大約0.02重量％至大約15重量％的選自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W及其混合物組成的組的異價(jià)(aliovalent)元素。
作為優(yōu)選粘合劑類型的鐵和鎳基不銹鋼的代表性例子列在表1中。
表1


在表1中，“Bal”代表“余量”。HAYNES556TM合金(HaynesInternational，Inc.，Kokomo，IN)是UNS NO.R30556，HAYNES188合金是UNS NO.R30188。INCONEL 625TM(Inco Ltd.，Inco Alloys/SpecialMetals，Toronto，Ontario，Canada)是UNS N06625，INCONEL 718TM是UNS N07718。TRIBALOY 700TM(E.I.Du Pont De Nemours & Co.，DE)可以獲自Deloro Stellite Company Inc.，Goshen，IN。
本發(fā)明的金屬陶瓷復(fù)合物還包括被稱作再沉淀相的第三相G。G含有占金屬陶瓷復(fù)合物總體積大約0.1體積％至大約10體積％、優(yōu)選大約0.1體積％至大約5體積％的式MxCy所示的金屬碳化物，其中M是Cr、Fe、Ni、Co、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo或其混合物，C是碳，x和y是整數(shù)或分?jǐn)?shù)值，x在1至30之間，y在1至6之間。非限制性例子包括Cr7C3、Cr23C6、(CrFeTi)7C3和(CrFeTa)7C3。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方案中，陶瓷相(PQ)的金屬碳化物包括僅一種金屬的碳化物構(gòu)成的核心和由Nb、Mo和核心金屬的混合碳化物構(gòu)成的殼。在該具體實(shí)施方案中，核心的優(yōu)選金屬是Ti。
本發(fā)明的復(fù)合物可以任選地包括例如氧化物分散體E和金屬間分散體F之類的其它組分。當(dāng)E存在時(shí)，E分散在(RS)中并構(gòu)成粘合劑的大約0.02重量％至大約5重量％，并選自直徑為大約5納米至大約500納米的Al、Ti、Nb、Zr、Hf、V、Ta、Cr、Mo、W、Y及其混合物的氧化物粒子。此外，E分散在(RS)中。當(dāng)F存在時(shí)，其分散在(RS)中并構(gòu)成粘合劑的大約0.02重量％至大約5重量％，并且是直徑為1納米至400納米的粒子。F可以是含有大約20重量％至50重量％Ni、0至50重量％Cr、0.01重量％至30重量％Al和0至10重量％Ti的β(beta)或γ’(gamma’)金屬間化合物的形式。
金屬陶瓷相(和金屬陶瓷組分)的體積百分比不包括由多孔性造成的孔體積。金屬陶瓷可以通過0.1至15體積％的孔隙率表征。優(yōu)選地，多孔的體積占金屬陶瓷體積的0.1至低于10％。包含多孔的這些孔優(yōu)選不相連，而是作為離散的孔分布在金屬陶瓷體中。平均孔大小優(yōu)選等于或小于陶瓷相(PQ)的平均粒度。
本發(fā)明的另一方面是本發(fā)明的金屬陶瓷具有大于大約3MPa·m1/2、優(yōu)選大于大約5MPa·m1/2、最優(yōu)選大于大約10MPa·m1/2的斷裂韌性。斷裂韌性是在單調(diào)負(fù)載條件下抵抗材料中裂紋擴(kuò)展的能力。斷裂韌性是指裂紋開始以不穩(wěn)定方式在材料中擴(kuò)散時(shí)的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因數(shù)。優(yōu)選使用三點(diǎn)彎曲幾何形式的加載(其中在彎曲樣品的受拉側(cè)上有預(yù)制裂紋)以斷裂力學(xué)理論測(cè)量斷裂韌性。主要是前面段落所述的本發(fā)明金屬陶瓷的(RS)相使其具有這種特性。
以所需體積比使用合適的陶瓷粉末和粘合劑粉末作原材料，通過一般的粉末冶金技術(shù)(例如混合、研磨、壓制、燒結(jié)和冷卻)制造金屬陶瓷復(fù)合物。將這些粉末在有機(jī)液體(例如乙醇)的存在下在球磨中研磨，至足以使這些粉末互相充分分散的時(shí)間。去除液體，并將磨碎的粉末干燥，置于沖模中并壓成生坯。然后將所得生坯在高于大約1200℃至最高達(dá)大約1750℃的溫度下燒結(jié)大約10分鐘至大約4小時(shí)。該燒結(jié)操作優(yōu)選在惰性氣氛或還原氣氛或在真空下進(jìn)行。例如，惰性氣氛可以是氬氣，還原氣氛可以是氫氣。此后，使燒結(jié)體冷卻，通常冷卻至環(huán)境條件。按照此處所述的方法制造金屬陶瓷，可以制造厚度超過5毫米的金屬陶瓷體塊。
這些加工條件使(PQ)分散在連續(xù)固體相(RS)中，形成了G并使其分散在(RS)中。根據(jù)陶瓷和粘合劑粉末的化學(xué)組成，E和F或者這二者可以在加工過程中形成?；蛘?，分散體粉末E可以在一開始與陶瓷和粘合劑粉末一起加入并研磨。
本發(fā)明的金屬陶瓷的一個(gè)重要特征是它們的微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，即使在升高的溫度下也是如此，這使得它們特別適合用于保護(hù)金屬表面在大約300℃至大約850℃下免受侵蝕。這種穩(wěn)定性使它們可以在這種條件下長(zhǎng)時(shí)間使用，例如超過2年。相反，許多已知的金屬陶瓷在升高的溫度下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成對(duì)金屬陶瓷的性質(zhì)具有不利影響的相。
本發(fā)明的金屬陶瓷的高溫穩(wěn)定性使它們適用于目前使用耐火材料的應(yīng)用領(lǐng)域。合適用途的非限制性列舉包括用于工藝容器、輸送管路、旋風(fēng)分離器(例如在精煉工業(yè)所用的流化床催化裂化裝置的旋風(fēng)分離器中的流體-固體旋風(fēng)分離器)、柵格嵌件、溫度計(jì)套管、閥體、滑閥閥門和導(dǎo)管、催化劑再生器等的襯里。因此，通過給該表面提供一層本發(fā)明的陶瓷復(fù)合物層來保護(hù)暴露在侵蝕或腐蝕環(huán)境下、尤其是大約300℃至大約850℃下的金屬表面?？赏ㄟ^機(jī)械方法或通過焊接將本發(fā)明的金屬陶瓷固定到金屬表面上。
實(shí)施例體積百分比的測(cè)定通過掃描電子顯微法由2維面積分?jǐn)?shù)測(cè)定各相、組分和孔體積(或多孔)的體積百分比。在燒結(jié)的金屬陶瓷樣品上進(jìn)行掃描電子顯微術(shù)(SEM)以獲得優(yōu)選放大1000倍的二次電子圖像。對(duì)于SEM掃描的區(qū)域，使用能量分散式X射線熒光光譜法(EDXS)獲得X射線點(diǎn)象。在樣品的五個(gè)相鄰區(qū)域進(jìn)行SEM和EDXS分析。然后使用圖像分析軟件EDXImaging/Mapping版本3.2(EDAX Inc.Mahwah，New Jersey 07430，USA)對(duì)每一區(qū)域測(cè)定各相的2維面積分?jǐn)?shù)。由五次測(cè)量結(jié)果確定面積分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值。然后通過將平均面積分?jǐn)?shù)乘以100來確定體積百分比(體積％)。實(shí)施例中所示的體積％對(duì)于測(cè)得低于2體積％的相量具有+/-50％的精度，對(duì)于測(cè)得等于大于2體積％的相量具有+/-20％的精度。
重量百分比的測(cè)定通過標(biāo)準(zhǔn)EDXS分析法測(cè)定金屬陶瓷相中各元素的重量百分比。
加入下列非限制性實(shí)施例以進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例1將70體積％平均直徑為1.1微米的TiC粉末(99.8％純度，來自JapanNew Metals Co.，Grade TiC-01)和30體積％的平均直徑為6.7微米的347不銹鋼粉末(Osprey Metals，95.0％在-16微米以下篩出)在高密度聚乙烯(HDPE)研磨罐中用乙醇分散。在球磨中用氧化釔強(qiáng)化的氧化鋯球(10毫米直徑，來自Tosoh Ceramics)以100rpm混合乙醇中的粉末。在真空烘箱中以130℃加熱24小時(shí)，從混合粉末中去除乙醇。在單軸水壓機(jī)(SPEX3630 Automated X-press)中的40毫米直徑的沖模中以5,000psi將干燥的粉末壓實(shí)。在氬氣中將制成的盤片生坯以25℃/分鐘的速度升溫至400℃并在大約400℃保持30分鐘以去除殘余溶劑。然后在氬氣中以15℃/分鐘的速度將盤片加熱至1450℃，并在大約1450℃保持2小時(shí)。然后以-15℃/分鐘的速度將溫度降至100℃以下。
所得金屬陶瓷含有i)69體積％平均粒度為4微米的TiCii)5體積％平均粒度為1微米的M7C3，其中M＝66Cr∶30Fe∶4Ti(重量％)iii)26體積％貧Cr合金粘合劑(3.0Ti∶15.8Cr∶70.7Fe∶10.5Ni，重量％)圖1是所得金屬陶瓷的SEM圖。在該圖像中，TiC相呈深色，粘合劑相呈淺色。在粘合劑相中還顯示出新的M7C3型再沉淀碳化物相。
實(shí)施例2使用70體積％平均直徑為1.1微米的TiC粉末(99.8％純度，來自Japan New Metals Co.，Grade TiC-01)和30體積％平均直徑為15微米的Inconel 718粉末(100％在-325目(-44微米)以下篩出)進(jìn)行實(shí)施例1的程序。
所得金屬陶瓷含有i)74體積％平均粒度為4微米的金屬陶瓷，其中30體積％為TiC核心，44體積％是Nb/Mo/Ti碳化物殼，其中M＝8Nb∶4Mo∶88Ti(重量％)ii)4體積％平均粒度為1微米的M7C3，其中M＝62Cr∶30Fe∶8Ti(重量％)iii)22體積％貧Cr粘合劑圖2顯示了帶有Nb/Mo/Ti碳化物殼的TiC核心和M7C3再沉淀相。
實(shí)施例3使用70體積％平均直徑為1.1微米的TiC粉末(99.8％純度，來自Japan New Metals Co.，Grade TiC-01)和30體積％平均直徑為15微米的Inconel 625粉末(100％在-325目(-33微米)以下篩出)進(jìn)行實(shí)施例1的程序。
所得金屬陶瓷含有i)74體積％平均粒度為4微米的金屬陶瓷相，其中24體積％為TiC核心，50體積％是Mo/Nb/Ti碳化物殼，其中M＝7Nb∶10Mo∶83Ti(重量％)ii)4體積％平均粒度為1微米的M7C3，其中M＝60Cr∶32Fe∶8Ti(重量％)iii)22體積％貧Cr合金粘合劑實(shí)施例4使用70體積％平均直徑為1.1微米的TiC粉末(99.8％純度，來自Japan New Metals Co.，Grade TiC-01)和30體積％平均直徑為6.7微米的FeCrAlY合金粉末(95.1％在-16微米以下篩出)進(jìn)行實(shí)施例1的程序。
圖3a是制得金屬陶瓷的SEM圖，圖3b是其TEM圖，它們顯示了Y/Al氧化物分散體。所得金屬陶瓷含有i)68體積％平均粒度為4微米的TiCii)8體積％平均粒度為1微米的M7C3，其中M＝64Cr∶30Fe∶6Ti(重量％)iii)1體積％Y/Al氧化物分散體iv)23體積％貧Cr合金粘合劑(3.2Ti∶12.5Cr∶79.8Fe∶4.5Al重量％)實(shí)施例5使用85體積％平均直徑為1.1微米的TiC粉末(99.8％純度，來自Japan New Metals Co.，Grade TiC-01)和15體積％平均直徑為6.7微米的304SS粉末(95.9％在-16微米以下篩出)進(jìn)行實(shí)施例1的程序。
所得金屬陶瓷含有i)84體積％平均粒度為4微米的TiCii)3體積％平均粒度為1微米的M7C3，其中M＝64Cr∶32Fe∶4Ti(重量％)iii)13體積％貧Cr合金粘合劑(4.7Ti∶11.6Cr∶72.7Fe∶11.0Ni，重量％)實(shí)施例6對(duì)實(shí)施例1至5的各金屬陶瓷進(jìn)行熱侵蝕和磨耗試驗(yàn)(HEAT)并發(fā)現(xiàn)具有低于每克SiC侵蝕物1.0×10-6立方厘米的侵蝕速率。所用程序如下1)將直徑約為35毫米、厚度約為5毫米的金屬陶瓷盤片樣品稱重。
2)然后對(duì)盤片一面的中心進(jìn)行由熱空氣夾帶的1200克/分鐘的SiC粒子(220粒度，#1級(jí)黑色碳化硅，UK磨料，Northbrook，IL)的處理，該熱空氣出自直徑為0.5英寸的管子，其末端以45°角距離目標(biāo)1英寸。SiC的速度為45.7米/秒。
3)將步驟(2)在732℃下進(jìn)行7小時(shí)。
4)在7小時(shí)后，使樣品冷卻至環(huán)境溫度并稱重，測(cè)量重量損失。
5)測(cè)量市售的可鑄耐火材料樣品的侵蝕并用作對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)。將對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)的侵蝕定為值1，并在表2中將金屬陶瓷樣品的結(jié)果與對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。
在表2中，任何大于1的值都代表與對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)相比有所改進(jìn)。
表2

實(shí)施例7按照實(shí)施例1的方法將77體積％TaC粉末(99.5％純度，在-325目以下篩出，來自Alfa Aesar)和23體積％平均直徑為6.7微米的FeCrAlY粉末(95.1％在-16微米以下篩出)制成金屬陶瓷。
所得金屬陶瓷含有i)77體積％平均粒度為10-20微米的TaCii)4體積％平均粒度為1-5微米的M7C3，其中M＝Cr，F(xiàn)e，Taiii)19體積％貧Cr合金粘合劑實(shí)施例8對(duì)實(shí)施例1、2和3的各金屬陶瓷進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)具有低于大約1.0×10-10克2/厘米4·秒的腐蝕速率。所用程序如下1)將大約10平方毫米大小且大約1毫米厚的金屬陶瓷樣品拋光到600粒度金剛石精加工表面，并在丙酮中清洗。
2)然后在熱重分析儀(TGA)中將該樣品在800℃下暴露于100立方厘米/分鐘的空氣中。
3)將步驟(2)在800℃下進(jìn)行65小時(shí)。
4)在65小時(shí)后，使樣品冷卻至環(huán)境溫度。
5)通過腐蝕表面的截面顯微鏡檢查法測(cè)定氧化物層的厚度。
6)在圖4中任何低于150微米的值都代表可接受的抗腐蝕性。
圖4顯示，在Ti金屬陶瓷表面上形成的氧化物層的厚度隨所用粘合劑的Nb/Mo含量的增加而降低。TiC金屬陶瓷的氧化機(jī)制是TiO2的生長(zhǎng)，其受到TiO2晶格中隙間Ti+4離子向外擴(kuò)散的控制。由于異價(jià)元素的陽(yáng)離子大小(例如Nb+5＝0.070納米)與Ti+4的(0.068納米)相當(dāng)，當(dāng)氧化開始時(shí)，碳化物或金屬相中存在的異價(jià)元素取代性地溶入TiO2晶格。由于充分溶解的Nb+5離子提高了TiO2晶格的電子濃度，因此TiO2中隙間Ti+4離子的濃度降低，由此抑制了氧化。該實(shí)施例顯示了異價(jià)元素的有利作用，其提供了優(yōu)異的抗氧化性，同時(shí)保持了抗高溫侵蝕性。
權(quán)利要求
1.一種式(PQ)(RS)G所示的金屬陶瓷復(fù)合物，其中(PQ)是陶瓷相；(RS)是粘合劑相；G是再沉淀相；且其中(PQ)和G分散在(RS)中，該復(fù)合物含有(a)大約30體積％至大約95體積％的(PQ)陶瓷相，至少50體積％的所述陶瓷相是選自由Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo及其混合物組成的組的金屬的碳化物，(b)占金屬陶瓷復(fù)合物總體積的大約0.1體積％至大約10體積％的金屬碳化物MxCy的G再沉淀相，其中M是Cr、Fe、Ni、Co、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo或其混合物；C是碳，x和y是整數(shù)或分?jǐn)?shù)值，x在1至30之間，y在1至6之間；和(c)剩余的體積百分?jǐn)?shù)包括粘合劑相(RS)，其中R是選自由Fe、Ni、Co、Mn及其混合物組成的組的金屬，S含有占粘合劑總重量至少12重量％的Cr和最高可達(dá)大約35重量％的選自由Al、Si、Y及其混合物組成的組的元素。
2.權(quán)利要求1的復(fù)合物，其中粘合劑包含占粘合劑相(RS)重量大約0.02重量％至大約15重量％的選自由Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W及其混合物組成的組的異價(jià)元素。
3.權(quán)利要求1的復(fù)合物，其中(PQ)包含具有僅由一種金屬的碳化物構(gòu)成的核心和由Nb、Mo和核心金屬的混合碳化物構(gòu)成的殼的粒子。
4.權(quán)利要求3的復(fù)合物，其中所述一種金屬是Ti。
5.權(quán)利要求1的復(fù)合物，其中(PQ)是Ta的碳化物。
6.權(quán)利要求1的復(fù)合物，其包括占粘合劑重量的大約0.02重量％至大約5重量％的氧化物分散體E。
7.權(quán)利要求1的復(fù)合物，其包括占粘合劑重量的大約0.02重量％至大約5重量％的金屬間分散體F。
8.權(quán)利要求6的復(fù)合物，其中氧化物分散體E選自Y、Al及其混合物的氧化物。
9.權(quán)利要求7的復(fù)合物，其中金屬間分散體F含有20重量％至50重量％的Ni0重量％至50重量％的Cr0.01重量％至30重量％的Al；和0重量％至10重量％的Ti。
10.一種為金屬表面提供對(duì)于暴露在300℃至850℃的侵蝕和腐蝕環(huán)境下的影響具有抵抗性的方法，其包括為該金屬表面提供前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的金屬陶瓷。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述表面包括液體-固體旋風(fēng)分離器的內(nèi)表面。
全文摘要
提供了下述金屬陶瓷其中基本為化學(xué)計(jì)量的金屬碳化物陶瓷相與式M
文檔編號(hào)C22C29/10GK1791693SQ200480013990
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者全昌旻, N-R·V·班加羅, 陳炫佑, 具滋榮, J·R·彼得松, R·L·安特拉姆, C·J·福勒 申請(qǐng)人:埃克森美孚研究工程公司