一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件及其製備方法
2023-05-14 04:18:31
專利名稱：一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐火材料，特別是涉及一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件及其製備方法。
背景技術：
目前，耐火材料在材質上主要以氧化物材料和碳複合材料為主。以氧化物為主的耐火材料通常脆性較大，難以同時滿足高強度和良好熱震穩定性的要求；碳複合耐火材料是在氧化物類耐火材料中引入石墨等炭質組分，從而達到改善氧化物類耐火材料脆性的目的。但此類材料存在抗氧化性差、導熱率過高以及使用範圍有限等缺點。在此基礎上，在氧化物體系中引入Sic、Si3N4, Sialon等非氧化物相的做法成為耐火材料領域的一個新的研
J Ll ； ^^ O眾多研究表明，氧化物-非氧化物複合材料具有較高的高溫強度和抗氧化性能， 優良的抗熱震性、抗侵蝕性能，可望成為高溫工業關鍵部位使用的新一代優質高性能耐火材料。高鋁質預製件通常採用澆注料的方法預製成形，個別產品需要再經高溫燒成。普通高鋁質預製件的綜合性能不夠高，例如熱態強度低、脆性大，難以滿足使用要求，應用範圍有限，產品附加值低。因此，開發性能優異的預製件產品，並對產品質量實現可控，是一種有效保證用戶行業穩定生產的途徑，也是耐火材料行業目前急需解決的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題提供一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件及其製備方法，該高鋁質預製件的熱態抗折強度和高溫體積穩定性均優於普通高鋁質預製件。為了解決上述問題，本發明採用的技術方案為
一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件，所述高鋁質預製件原料組成為以重量百分比表示，高鋁礬土 80 90%、單質矽1 10%、結合劑5 10%，另加入上述原料總重量 0. 1 0. 5%分散劑，所述結合劑為水合氧化鋁、鋁酸鈣水泥和矽灰三者的混合物，三者重量比為1:1 2:1. 5 3。所述高鋁礬土中Al2O3含量彡75% ；所述高鋁礬土 80 90%中包括5mm <粒度彡8匪的高鋁礬土 15 25%、3mm <粒度彡5匪的高鋁礬土 10 20%、Imm <粒度彡3匪的高鋁礬土 10 20%、0. Imm <粒度彡Imm的高鋁礬土 15 25%、180目高鋁礬土 5 15%和 320目高鋁礬土 1 10%。所述單質矽中Si含量彡98% ；所述單質矽為粒度150目和200目單質矽中的任一種，或兩種的混合物；所述150目和200目單質矽兩種混合時的比例為1:1 3。所述分散劑為無機類分散劑或有機類分散劑。所述無機類分散劑為三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，或為鈣、鎂、鋇的碳酸鹽、磷酸鹽或氫氧化物；所述有機類分散劑為脂肪酸類、脂肪族醯胺類或酯類分散劑。所述通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件的製備方法，包括以下步驟
a、按照原料組成稱取原料，採用攪拌機幹混均勻，得到幹混物料；
b、向幹混物料中加入佔乾料總量6士洲的水，攪拌均勻，然後注入模具中，在振動臺上或藉助振動棒振動成型，成型後得到預製件；
C、將預製件在模中於室溫25°C下養護1天，脫模，脫模後再於室溫25°C下自然養護1 天，然後將預製件放入烘烤窯中烘烤，烘烤溫度100 150°C，烘烤時間M 72小時；
d、將烘烤後的預製件放入匣缽內，預製件頂部覆蓋厚度高於150mm的焦炭顆粒形成的焦炭層，然後將匣缽整體放入高溫梭式窯中，在1350 1500°C下高溫燒成，在最高溫度下保溫M 60小時，之後停窯，冷卻至室溫，即獲得通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件所述焦炭顆粒小於2mm。
本發明的積極有益效果
1、本發明產品在原有高鋁質預製件的基礎上引入單質矽，並在埋炭還原氣氛下燒成， 引入體系中的Si可發生原位反應，生成SiC增強相。由於該反應存在氣相傳質機理，所生成的原位SiC增強相多呈纖維狀，且在制品基質及氣孔裡可趨向彌散分布，均勻性好。這種原位SiC增強相可大幅提高高鋁質預製件的熱態抗折強度。2、本發明產品解決了普通高鋁質預製件熱態強度不高，使用中容易發生應力破壞的疑難問題。本發明產品具有較好的性能，尤其是熱態抗折強度較高。詳見表1。表1本發明產品的性能檢測數據
權利要求
1.一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件，其特徵在於，所述高鋁質預製件原料組成為以重量百分比表示，高鋁礬土 80 90%、單質矽1 10%、結合劑5 10%，另加入上述原料總重量0. 1 0. 5%分散劑，所述結合劑為水合氧化鋁、鋁酸鈣水泥和矽灰三者的混合物，三者重量比為1:1 2:1. 5 3。
2.根據權利要求1所述的高鋁質預製件，其特徵在於所述高鋁礬土中Al2O3含量彡75% ；所述高鋁礬土 80 90%中包括5mm <粒度< 8mm的高鋁礬土 15 25%、3mm <粒度彡5讓的高鋁礬土 10 20%、Imm <粒度彡3讓的高鋁礬土 10 20%、0. 1讓 <粒度彡1讓的高鋁礬土 15 25%、180目高鋁礬土 5 15%和320目高鋁礬土 1 10%。
3.根據權利要求1所述的高鋁質預製件，其特徵在於所述單質矽中Si含量>98% ；所述單質矽為粒度150目和200目單質矽中的任一種，或兩種的混合物；所述150目和200目單質矽兩種混合時的比例為1:1 3。
4.根據權利要求1所述的高鋁質預製件，其特徵在於所述分散劑為無機類分散劑或有機類分散劑。
5.根據權利要求4所述的高鋁質預製件，其特徵在於所述無機類分散劑為三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，或為鈣、鎂、鋇的碳酸鹽、磷酸鹽或氫氧化物。
6.根據權利要求4所述的高鋁質預製件，其特徵在於所述有機類分散劑為脂肪酸類、 脂肪族醯胺類或酯類分散劑。
7.權利要求1-6任一項所述通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件的製備方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟a、按照原料組成稱取原料，採用攪拌機幹混均勻，得到幹混物料；b、向幹混物料中加入佔乾料總量6士洲的水，攪拌均勻，然後注入模具中，在振動臺上或藉助振動棒振動成型，成型後得到預製件；C、將預製件在模中於室溫25°C下養護1天，脫模，脫模後再於室溫25°C下自然養護1 天，然後將預製件放入烘烤窯中烘烤，烘烤溫度100 150°C，烘烤時間M 72小時；d、將烘烤後的預製件放入匣缽內，預製件頂部覆蓋厚度高於150mm的焦炭顆粒形成的焦炭層，然後將匣缽整體放入高溫梭式窯中，在1350 1500°C下高溫燒成，在最高溫度下保溫M 60小時，之後停窯，冷卻至室溫，即獲得通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件女口廣 PFt ο
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述焦炭顆粒小於2mm。
全文摘要
本發明公開一種通過原位生成SiC增韌的高鋁質預製件及其製備方法，以高鋁礬土、單質矽和結合劑為基本原料，加入分散劑，採用攪拌機將各種原料和分散劑幹混至均勻，物料混勻後加入水攪拌均勻，注入模具中成型為預製件，將脫模並自然養護後的預製件在烘烤窯中進行烘烤，最後放入高溫窯內在埋炭還原氣氛下於1350℃～1500℃的高溫下燒成，燒成後冷卻至室溫即可。與傳統產品相比，本發明產品的熱態抗折強度等性能得到顯著提高。
文檔編號C04B35/622GK102503473SQ20111032961
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者周寧生, 張光普, 彭倩, 徐德亭, 李紀偉, 畢振勇 申請人:河南省耕生耐火材料有限公司