[发明专利]一种通过原位生成SiC增韧的高铝质预制件及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及一种通过原位生成SiC增韧的高铝质预制件及其制备方法。

背景技术

目前，耐火材料在材质上主要以氧化物材料和碳复合材料为主。以氧化物为主的耐火材料通常脆性较大，难以同时满足高强度和良好热震稳定性的要求；碳复合耐火材料是在氧化物类耐火材料中引入石墨等炭质组分，从而达到改善氧化物类耐火材料脆性的目的。但此类材料存在抗氧化性差、导热率过高以及使用范围有限等缺点。在此基础上，在氧化物体系中引入SiC、Si₃N₄、Sialon等非氧化物相的做法成为耐火材料领域的一个新的研究热点。

众多研究表明，氧化物-非氧化物复合材料具有较高的高温强度和抗氧化性能，优良的抗热震性、抗侵蚀性能，可望成为高温工业关键部位使用的新一代优质高性能耐火材料。

高铝质预制件通常采用浇注料的方法预制成形，个别产品需要再经高温烧成。普通高铝质预制件的综合性能不够高，例如：热态强度低、脆性大，难以满足使用要求，应用范围有限，产品附加值低。因此，开发性能优异的预制件产品，并对产品质量实现可控，是一种有效保证用户行业稳定生产的途径，也是耐火材料行业目前急需解决的问题。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种通过原位生成SiC增韧的高铝质预制件及其制备方法，该高铝质预制件的热态抗折强度和高温体积稳定性均优于普通高铝质预制件。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种通过原位生成SiC增韧的高铝质预制件，所述高铝质预制件原料组成为：以重量百分比表示，高铝矾土80～90%、单质硅1～10%、结合剂5～10%，另加入上述原料总重量0.1～0.5%分散剂，所述结合剂为水合氧化铝、铝酸钙水泥和硅灰三者的混合物，三者重量比为1:1～2:1.5～3。

所述高铝矾土中Al₂O₃含量≥75%；所述高铝矾土80～90%中包括5mm＜粒度≤8mm的高铝矾土15～25%、3mm＜粒度≤5mm的高铝矾土10～20%、1mm＜粒度≤3mm的高铝矾土10～20%、0.1mm＜粒度≤1mm的高铝矾土15～25%、180目高铝矾土5～15%和320目高铝矾土1～10%。

所述单质硅中Si含量≥98%；所述单质硅为粒度150目和200目单质硅中的任一种，或两种的混合物；所述150目和200目单质硅两种混合时的比例为1:1～3。

所述分散剂为无机类分散剂或有机类分散剂。

所述无机类分散剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠，或为钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物；所述有机类分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类或酯类分散剂。

所述通过原位生成SiC增韧的高铝质预制件的制备方法，包括以下步骤：

a、按照原料组成称取原料，采用搅拌机干混均匀，得到干混物料；

b、向干混物料中加入占干料总量6±2%的水，搅拌均匀，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；

c、将预制件在模中于室温25℃下养护1天，脱模，脱模后再于室温25℃下自然养护1天，然后将预制件放入烘烤窑中烘烤，烘烤温度100～150℃，烘烤时间24～72小时；

d、将烘烤后的预制件放入匣钵内，预制件顶部覆盖厚度高于150mm的焦炭颗粒形成的焦炭层，然后将匣钵整体放入高温梭式窑中，在1350～1500℃下高温烧成，在最高温度下保温24～60小时，之后停窑，冷却至室温，即获得通过原位生成SiC增韧的高铝质预制件产品。

所述焦炭颗粒小于2mm。

 

本发明的积极有益效果：

1、本发明产品在原有高铝质预制件的基础上引入单质硅，并在埋炭还原气氛下烧成，引入体系中的Si可发生原位反应，生成SiC增强相。由于该反应存在气相传质机理，所生成的原位SiC增强相多呈纤维状，且在制品基质及气孔里可趋向弥散分布，均匀性好。这种原位SiC增强相可大幅提高高铝质预制件的热态抗折强度。

2、本发明产品解决了普通高铝质预制件热态强度不高，使用中容易发生应力破坏的疑难问题。本发明产品具有较好的性能，尤其是热态抗折强度较高。详见表1。

表1  本发明产品的性能检测数据

具体实施方式

以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。