[发明专利]稀土复合碳化硅材料及其用途

说明书

本发明涉及一种稀土复合碳化硅材料及其用途，它属耐火材料及其成型制品，包括骨料和结合剂。

在中国专利申请号91223648.5中公开了一种波纹状百叶窗式分离装置，它的目的是为循环流化床锅炉提供一种燃烧尾气与煤粉颗粒分离效率较高的分离器，以便减少夹带，提高锅炉热效率。然而循环流化床锅炉对这种分离器的技术要求是：

（1）在950℃-1100℃温度下长期使用;

（2）分离器叶片的室温抗折强度＞30Mpa;

（3）耐温度冲击为950℃风冷至室温50次不出现裂纹;

（4）在长期使用温度下抗氧化，抗C、S、Ca、K、Na、F等元素形成的化合物的腐蚀;

（5）在长期使用温度下能抗速度为15-17米/秒，浓度为5千克/标米³、粒度为2毫米以下颗粒的冲击;

（6）使用寿命三年以上。

如此苛刻的工艺要求和严酷环境，使得制造这种循环流化床锅炉分离器的材料在现有技术中难以找到。高温合金材料高温下软化，耐磨性能欠佳，耐腐蚀性能差，而且价格昂贵，普通碳化硅材料抗氧化性能不好，不能满足上述技术条件要求。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种抗氧化性是氮化硅复合碳化硅材料的30倍，耐腐蚀性是粘土质碳化硅的2.5倍，而价格只有高温合金材料的十分之一的理想的稀土复合碳化硅材料，用以满足制造循环流化床锅炉分离器对材料的需求。

本发明的目的还在于为创造1400℃以下长期使用的抗氧化，耐腐蚀装置提供优质材料，如燃烧器喷咀，耐腐蚀输液泵密封件，窑炉用器具等。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

本发明的复合碳化硅材料由以下组分构成：

骨科    50%-80%

稀土氧化物    0.5%-4%

结合剂    20%-49%

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

本发明的复合碳化硅材料优选的组成范围是：

骨料    50%-65%

稀土氧化物    2%-3%

结合剂    32%-48%

稀土氧化物组分的加入，加剧了基质中碱金属氧化物的离子化作用，减弱了碱金属对碳化硅表面的氧化促进，从而在材料界面形成了稀土氧化物与碱金属氧化物的交织链憎氧保护层，大大提高了材料的抗氧化性。同时增强了结合剂与骨料的结合力，提高了材料的强度。

本发明的复合碳化硅材料组成中的骨料可以是碳化硅，也可以是碳化硅和天然硅线石（Al₂O₃、SiO₂）的组合物，其组成范围是：

碳化硅    80%-100%

天然硅线石    0%-20%

优选的组成范围是：

碳化硅    85%-90%

天然硅线石    10%-15%

天然硅线石热膨胀系数较小，在烧成过程中形成莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）结构，提高了材料的强度，从而增强了耐腐蚀性能，同时提高了材料的热稳定性，增强了耐温度冲击性能。

如果选用不同粒度的绿色碳化硅组合物作为本发明的复合碳化硅材料中骨料的组分，对于提高材料的耐磨、抗氧化及热震稳定性都是有利的。

本发明的复合碳化硅材料组分中的稀土氧化物是氧化钇（Y₂O₃）、氧化镧（La₂O₃）、氧化钐（Sm₂O₃）、氧化铕（Eu₂O₃）、氧化钆（Gd₂O₃）中的一种或两种以上组合。

市售氧化钐、氧化铕、氧化钆三者混合物也是本发明复合碳化硅材料组分中适合的稀土氧化物组分。

本发明的复合碳化硅材料组分中的结合剂是粘土、氧化铝（Al₂O₃）、碳酸钡（BaCO₃）、滑石、天然硅线石的组合物，其组成范围是：

粘土    30%～50%

氧化铝    15%～45%

碳酸钡    1%～5%

滑石    2%～10%

天然硅线石    6%～20%

结合剂优选的组成范围是：

粘土    40%～46%

氧化铝    30%～35%

碳酸钡    2%～4%