专利名称：用耐火材料处理液态非铁金属的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理液态非铁金属的方法，尤其涉及与该液态材料接触的固体材料。
为了能抵抗当与液态非铁金属如铝接触时的侵蚀性环境，需要用耐火材料。产生这种需要的原因之一是在汽车零件如底盘和发动机铸件中铝的使用量增加。与液态铝直接接触使用的材料必须具有良好的耐腐蚀性能和良好的耐磨蚀性能，并具有良好的抗高温氧化性能和抗热震性能，也要具有良好的耐冲击性能与高的强度和硬度。该材料还应能够以低成本容易地加工成复杂的形状。
目前铝工业中使用硅铝氧氮化物SIALON，尽管其制造成本高。然而，SIALON的一个缺点是脆，因此加工成本高。
还曾经评估过与液态铝接触的SiC和Si3N4材料。发现两者均有Si溶解到液态铝中。发现用反应烧结Si3N4(HIPRBSN)的热等静压(HIP)制备的Si3N4具有最佳的耐蚀性能。
由AlN形成了一层致密的保护层。已发现使用硅金属作为粘结相制备的SiC具有低的耐蚀性。当与液态铝一起使用时，SiC表现出来的缺点包括脆性、机械加工困难、抗热震性能差、抗冲击性能差以及与液态铝反应。
一般来说，Al对Si的高亲和力和Si在Al中的高溶解度常会导致Si溶解于液态铝中。
一些金属材料如铸铁常和液态铝一起使用，因为这些金属便宜、机械强度高且抗热震性能好。然而，铸铁保护管被液态铝浸湿，导致材料的溶解，并随后熔融物被不希望的铁颗粒所污染。
本发明解决了上述问题。
因此本发明涉及一种处理液态非铁金属的方法，其中当该液态金属与固体耐火材料接触时处理该液态金属，所述方法的特征在于该固体材料为Ti3SiC2。
令人吃惊且意想不到的是该材料在液态铝中是稳定的。已发现当与液态铝接触时，在该材料的表面上形成了一个反应区，该反应区产生了钝化所述材料的外表面的覆层，并基本上防止了化学腐蚀。
因此已发现该材料在处理液态铝和铝合金方面是优异的。
Ti3SiC2材料具有适应于高温应用的独特的性能组合。它具有非常好的加工性能，可以加工成复杂形状。该材料对热震也不敏感。Ti3SiC2也是一种具有高的抗冲击性能、且在脆和硬材料间的平衡温度为约1200℃的材料。室温下该材料的热导率为约37W/mK。该材料可用制备陶瓷材料的常规方法制备，这些方法包括挤出、冷等静压(CIPing)、浇铸和通过无压烧结或热等静压(HIP)充填。制得的材料中可存在少量TiC、SiC和TiSi2。
以上提及的液态材料的处理包括熔化、保留(retaining)(如当合金化时)、输送、过滤(如当该材料脱气和提纯时)、或液态材料的铸造。
上面提到了铝。根据优选的实施方案，该液态材料可用镁或镁合金代替。
可以想见所述材料也可成功地应用于其它具有相当低的熔点的金属或金属合金。这方面主要有锌、铜、锡和铅或它们的合金。
因此本发明并不限于铝或镁的液态材料，而是还可应用于Ti3SiC2在其中稳定的其它材料。
因此应理解本发明并不限于上述实施方案，而是可在所附的权利要求书的范围内有所变化。
权利要求
1.一种处理液态非铁金属的方法，其中当该液态金属与固体耐火材料接触时处理该液态金属，其特征在于该固体材料为Ti3SiC2。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于该液态材料为铝或铝合金。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于该液态材料为镁或镁合金。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述处理包括该液态材料的熔化、保留、输送、过滤或铸造。
全文摘要
一种处理液态非铁金属的方法，其中当该液态金属与固体耐火材料接触时处理该液态金属。本发明的特征在于该固体材料为Ti
文档编号C04B35/56GK1411427SQ0081724
公开日2003年4月16日 申请日期2000年12月18日 优先权日1999年12月20日
发明者M·桑德博格, J－O·奥尔森, C·波彼洛斯基 申请人:桑德维克公司, 德雷克塞尔大学