專利名稱：一種通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料，特別是涉及一種通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，耐火材料在材質(zhì)上主要以氧化物材料和碳復合材料為主。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(wěn)定性的要求；碳復合耐火材料是在氧化物類耐火材料中引入石墨等炭質(zhì)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范圍有限等缺點。在此基礎(chǔ)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(lǐng)域的一個新的研
J Ll ； ^^ O眾多研究表明，氧化物-非氧化物復合材料具有較高的高溫強度和抗氧化性能， 優(yōu)良的抗熱震性、抗侵蝕性能，可望成為高溫工業(yè)關(guān)鍵部位使用的新一代優(yōu)質(zhì)高性能耐火材料。剛玉質(zhì)預制件通常采用澆注料方法預制成形。普通剛玉質(zhì)預制件熱態(tài)強度不高、 脆性較大，影響其使用效果。因此，開發(fā)性能更好的剛玉預制件產(chǎn)品，并對產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)可控，是一種有效保證用戶穩(wěn)定生產(chǎn)的途徑，也是耐火材料行業(yè)目前急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件及其制備方法，該剛玉質(zhì)預制件的熱態(tài)抗折強度和高溫體積穩(wěn)定性均優(yōu)于普通剛玉質(zhì)預制件。為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件，原料組成以重量百分含量表示，剛玉80 90%，單質(zhì)硅1 10%，氧化鋁微粉廣8%，結(jié)合劑5 10%，外加占上述原料總重 0. Γ0. 5%的分散劑；所述結(jié)合劑為水合氧化鋁和鋁酸鈣水泥的混合物，兩者的重量比為 1:0. 5 4。所述剛玉中Al2O3含量彡95%，所述剛玉為棕剛玉、白剛玉或燒結(jié)剛玉；所述80 90%的剛玉中包括5mm <粒度；^ 8mm的剛玉15 25%、3mm <粒度；^ 5mm的剛玉10 20%、 Imm <粒度彡3mm的剛玉10 20%、0. Imm <粒度彡Imm的剛玉15 25%、180目剛玉5 15%禾口 320目剛玉1 10%ο所述單質(zhì)硅中Si含量彡98% ；所述單質(zhì)硅為粒度150目和200目單質(zhì)硅中的任一種，或兩種的混合物；所述150目和200目單質(zhì)硅兩種混合時的比例為1:0. 5 3。所述氧化鋁微粉中Al2O3含量> 98% ；所述氧化鋁微粉的中位徑D50為廣6 μ m。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、脂肪族酰胺類或酯類分散劑。所述剛玉質(zhì)預制件的制備方法包括以下步驟
a、按照原料組成稱取原料，采用攪拌機干混均勻，得到干混物料；
b、向干混物料中加入占干料總重5士洲的水，攪拌均勻，然后注入模具中，在振動臺上或借助振動棒振動成型，成型后得到預制件；
C、將預制件在模中于室溫25°C下養(yǎng)護1天，脫模，脫模后再于室溫25°C下自然養(yǎng)護1 天，然后將預制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、將烘烤后的預制件放入匣缽內(nèi)，預制件頂部覆蓋厚度高于150mm的焦炭顆粒形成的焦炭層，然后將匣缽整體放入高溫梭式窯中，在1450 1550°C下高溫燒成，在最高溫度下保溫M 60小時，之后停窯，冷卻至室溫，即獲得通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件
Φ 口
廣 BFI ο所述焦炭顆粒小于2mm。本發(fā)明的積極有益效果
1、本發(fā)明產(chǎn)品在原有剛玉質(zhì)預制件的基礎(chǔ)上引入單質(zhì)硅，并在埋炭還原氣氛下燒成， 引入體系中的Si可發(fā)生原位反應，生成SiC增強相。由于該反應存在氣相傳質(zhì)機理，所生成的原位SiC增強相多呈纖維狀，且在制品基質(zhì)及氣孔里可趨向彌散分布，均勻性好。這種原位SiC增強相可大幅提高剛玉質(zhì)預制件的熱態(tài)抗折強度。2、本發(fā)明產(chǎn)品解決了普通剛玉質(zhì)預制件熱態(tài)強度不高，使用中容易發(fā)生應力破壞的疑難問題。本發(fā)明產(chǎn)品具有較好的性能，尤其是熱態(tài)抗折強度較高。詳見表1。[0018表1本發(fā)明產(chǎn)品的性能檢測數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于，所述剛玉質(zhì)預制件原料組成為以重量百分含量表示，剛玉80 90%，單質(zhì)硅1 10%，氧化鋁微粉廣8%，結(jié)合劑 5 10%，外加占上述原料總重0. Γ0. 5%的分散劑；所述結(jié)合劑為水合氧化鋁和鋁酸鈣水泥的混合物，兩者的重量比為1:0. 5 4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述剛玉中Al2O3含量>95%，所述剛玉為棕剛玉、白剛玉或燒結(jié)剛玉；所述80 90%的剛玉中包括5mm <粒度彡8mm的剛玉15 25%、3mm <粒度；^ 5mm的剛玉10 20%、Imm <粒度；^ 3mm的剛玉10 20%、0. Imm <粒度彡Imm的剛玉15 25%、180目剛玉5 15%禾Π 320目剛玉1 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述單質(zhì)硅中Si含量>98%;所述單質(zhì)硅為粒度150目和200目單質(zhì)硅中的任一種，或兩種的混合物；所述150目和200目單質(zhì)硅兩種混合時的比例為1:0. 5 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述氧化鋁微粉中Al2O3含量 ^ 98% ；所述氧化鋁微粉的中位徑D50為廣6 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述分散劑為無機類分散劑或有機類分散劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于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。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述有機類分散劑為脂肪酸類、 脂肪族酰胺類或酯類分散劑。
8.權(quán)利要求1-7任一項所述剛玉質(zhì)預制件的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟a、按照原料組成稱取原料，采用攪拌機干混均勻，得到干混物料；b、向干混物料中加入占干料總重5士洲的水，攪拌均勻，然后注入模具中，在振動臺上或借助振動棒振動成型，成型后得到預制件；C、將預制件在模中于室溫25°C下養(yǎng)護1天，脫模，脫模后再于室溫25°C下自然養(yǎng)護1 天，然后將預制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、將烘烤后的預制件放入匣缽內(nèi)，預制件頂部覆蓋厚度高于150mm的焦炭顆粒形成的焦炭層，然后將匣缽整體放入高溫梭式窯中，在1450 1550°C下高溫燒成，在最高溫度下保溫M 60小時，之后停窯，冷卻至室溫，即獲得通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件女口廣 PFt ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于所述焦炭顆粒小于2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種通過原位生成SiC增韌的剛玉質(zhì)預制件及其制備方法，以剛玉、單質(zhì)硅、氧化鋁微粉和結(jié)合劑為基本原料，加入分散劑，采用攪拌機將各種原料和分散劑干混至均勻，物料混勻后加入水攪拌均勻，注入模具中成型為預制件，將脫模并自然養(yǎng)護后的預制件在烘烤窯中進行烘烤，最后放入高溫窯內(nèi)在埋炭還原氣氛下于1450℃～1550℃的高溫下燒成，燒成后冷卻至室溫即可。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，本發(fā)明產(chǎn)品熱態(tài)抗折強度得到顯著提高，熱震穩(wěn)定性亦有所改善。
文檔編號C04B35/66GK102503472SQ20111032961
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)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