專利名稱：一種通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)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(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)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(fù)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(shí)滿足高強(qiáng)度和良好熱震穩(wěn)定性的要求；碳復(fù)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(dá)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(dǎo)熱率過(guò)高以及使用范圍有限等缺點(diǎn)。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(gè)新的研
J Ll ； ^^ O眾多研究表明，氧化物-非氧化物復(fù)合材料具有較高的高溫強(qiáng)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。高鋁質(zhì)預(yù)制件通常采用澆注料的方法預(yù)制成形，個(gè)別產(chǎn)品需要再經(jīng)高溫?zé)?。普通高鋁質(zhì)預(yù)制件的綜合性能不夠高，例如熱態(tài)強(qiáng)度低、脆性大，難以滿足使用要求，應(yīng)用范圍有限，產(chǎn)品附加值低。因此，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)異的預(yù)制件產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)現(xiàn)可控，是一種有效保證用戶行業(yè)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(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件及其制備方法，該高鋁質(zhì)預(yù)制件的熱態(tài)抗折強(qiáng)度和高溫體積穩(wěn)定性均優(yōu)于普通高鋁質(zhì)預(yù)制件。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件，所述高鋁質(zhì)預(yù)制件原料組成為以重量百分比表示，高鋁礬土 80 90%、單質(zhì)硅1 10%、結(jié)合劑5 10%，另加入上述原料總重量 0. 1 0. 5%分散劑，所述結(jié)合劑為水合氧化鋁、鋁酸鈣水泥和硅灰三者的混合物，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(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(shí)的比例為1:1 3。所述分散劑為無(wú)機(jī)類分散劑或有機(jī)類分散劑。所述無(wú)機(jī)類分散劑為三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，或?yàn)殁}、鎂、鋇的碳酸鹽、磷酸鹽或氫氧化物；所述有機(jī)類分散劑為脂肪酸類、脂肪族酰胺類或酯類分散劑。所述通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)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(jī)干混均勻，得到干混物料；
b、向干混物料中加入占干料總量6士洲的水，攪拌均勻，然后注入模具中，在振動(dòng)臺(tái)上或借助振動(dòng)棒振動(dòng)成型，成型后得到預(yù)制件；
C、將預(yù)制件在模中于室溫25°C下養(yǎng)護(hù)1天，脫模，脫模后再于室溫25°C下自然養(yǎng)護(hù)1 天，然后將預(yù)制件放入烘烤窯中烘烤，烘烤溫度100 150°C，烘烤時(shí)間M 72小時(shí)；
d、將烘烤后的預(yù)制件放入匣缽內(nèi)，預(yù)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1350 1500°C下高溫?zé)?，在最高溫度下保溫M 60小時(shí)，之后停窯，冷卻至室溫，即獲得通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件所述焦炭顆粒小于2mm。
本發(fā)明的積極有益效果
1、本發(fā)明產(chǎn)品在原有高鋁質(zhì)預(yù)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(yīng)，生成SiC增強(qiáng)相。由于該反應(yīng)存在氣相傳質(zhì)機(jī)理，所生成的原位SiC增強(qiáng)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(qiáng)相可大幅提高高鋁質(zhì)預(yù)制件的熱態(tài)抗折強(qiáng)度。2、本發(fā)明產(chǎn)品解決了普通高鋁質(zhì)預(yù)制件熱態(tài)強(qiáng)度不高，使用中容易發(fā)生應(yīng)力破壞的疑難問(wèn)題。本發(fā)明產(chǎn)品具有較好的性能，尤其是熱態(tài)抗折強(qiáng)度較高。詳見(jiàn)表1。表1本發(fā)明產(chǎn)品的性能檢測(cè)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件，其特征在于，所述高鋁質(zhì)預(yù)制件原料組成為以重量百分比表示，高鋁礬土 80 90%、單質(zhì)硅1 10%、結(jié)合劑5 10%，另加入上述原料總重量0. 1 0. 5%分散劑，所述結(jié)合劑為水合氧化鋁、鋁酸鈣水泥和硅灰三者的混合物，三者重量比為1:1 2:1. 5 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁質(zhì)預(yù)制件，其特征在于所述高鋁礬土中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(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁質(zhì)預(yù)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(shí)的比例為1:1 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鋁質(zhì)預(yù)制件，其特征在于所述分散劑為無(wú)機(jī)類分散劑或有機(jī)類分散劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高鋁質(zhì)預(yù)制件，其特征在于所述無(wú)機(jī)類分散劑為三聚磷酸鈉或六偏磷酸鈉，或?yàn)殁}、鎂、鋇的碳酸鹽、磷酸鹽或氫氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高鋁質(zhì)預(yù)制件，其特征在于所述有機(jī)類分散劑為脂肪酸類、 脂肪族酰胺類或酯類分散劑。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a、按照原料組成稱取原料，采用攪拌機(jī)干混均勻，得到干混物料；b、向干混物料中加入占干料總量6士洲的水，攪拌均勻，然后注入模具中，在振動(dòng)臺(tái)上或借助振動(dòng)棒振動(dòng)成型，成型后得到預(yù)制件；C、將預(yù)制件在模中于室溫25°C下養(yǎng)護(hù)1天，脫模，脫模后再于室溫25°C下自然養(yǎng)護(hù)1 天，然后將預(yù)制件放入烘烤窯中烘烤，烘烤溫度100 150°C，烘烤時(shí)間M 72小時(shí)；d、將烘烤后的預(yù)制件放入匣缽內(nèi)，預(yù)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1350 1500°C下高溫?zé)?，在最高溫度下保溫M 60小時(shí)，之后停窯，冷卻至室溫，即獲得通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件女口廣 PFt ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7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(kāi)一種通過(guò)原位生成SiC增韌的高鋁質(zhì)預(yù)制件及其制備方法，以高鋁礬土、單質(zhì)硅和結(jié)合劑為基本原料，加入分散劑，采用攪拌機(jī)將各種原料和分散劑干混至均勻，物料混勻后加入水?dāng)嚢杈鶆颍⑷肽＞咧谐尚蜑轭A(yù)制件，將脫模并自然養(yǎng)護(hù)后的預(yù)制件在烘烤窯中進(jìn)行烘烤，最后放入高溫窯內(nèi)在埋炭還原氣氛下于1350℃～1500℃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)品的熱態(tài)抗折強(qiáng)度等性能得到顯著提高。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102503473SQ20111032961
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)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(jì)偉, 畢振勇 申請(qǐng)人:河南省耕生耐火材料有限公司