專(zhuān)利名稱：稀土復(fù)合碳化硅材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土復(fù)合碳化硅材料及其用途，它屬耐火材料及其成型制品，包括骨料和結(jié)合劑。
在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1223648.5中公開(kāi)了一種波紋狀百葉窗式分離裝置，它的目的是為循環(huán)流化床鍋爐提供一種燃燒尾氣與煤粉顆粒分離效率較高的分離器，以便減少夾帶，提高鍋爐熱效率。然而循環(huán)流化床鍋爐對(duì)這種分離器的技術(shù)要求是(1)在950℃-1100℃溫度下長(zhǎng)期使用;
(2)分離器葉片的室溫抗折強(qiáng)度＞30Mpa;
(3)耐溫度沖擊為950℃風(fēng)冷至室溫50次不出現(xiàn)裂紋;
(4)在長(zhǎng)期使用溫度下抗氧化，抗C、S、Ca、K、Na、F等元素形成的化合物的腐蝕;
(5)在長(zhǎng)期使用溫度下能抗速度為15-17米/秒，濃度為5千克/標(biāo)米3、粒度為2毫米以下顆粒的沖擊;
(6)使用壽命三年以上。
如此苛刻的工藝要求和嚴(yán)酷環(huán)境，使得制造這種循環(huán)流化床鍋爐分離器的材料在現(xiàn)有技術(shù)中難以找到。高溫合金材料高溫下軟化，耐磨性能欠佳，耐腐蝕性能差，而且價(jià)格昂貴，普通碳化硅材料抗氧化性能不好，不能滿足上述技術(shù)條件要求。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種抗氧化性是氮化硅復(fù)合碳化硅材料的30倍，耐腐蝕性是粘土質(zhì)碳化硅的2.5倍，而價(jià)格只有高溫合金材料的十分之一的理想的稀土復(fù)合碳化硅材料，用以滿足制造循環(huán)流化床鍋爐分離器對(duì)材料的需求。
本發(fā)明的目的還在于為創(chuàng)造1400℃以下長(zhǎng)期使用的抗氧化，耐腐蝕裝置提供優(yōu)質(zhì)材料，如燃燒器噴咀，耐腐蝕輸液泵密封件，窯爐用器具等。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料由以下組分構(gòu)成骨科50%-80%稀土氧化物0.5%-4%結(jié)合劑20%-49%本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料優(yōu)選的組成范圍是骨料50%-65%稀土氧化物2%-3%結(jié)合劑32%-48%稀土氧化物組分的加入，加劇了基質(zhì)中堿金屬氧化物的離子化作用，減弱了堿金屬對(duì)碳化硅表面的氧化促進(jìn)，從而在材料界面形成了稀土氧化物與堿金屬氧化物的交織鏈憎氧保護(hù)層，大大提高了材料的抗氧化性。同時(shí)增強(qiáng)了結(jié)合劑與骨料的結(jié)合力，提高了材料的強(qiáng)度。
本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料組成中的骨料可以是碳化硅，也可以是碳化硅和天然硅線石(Al2O3、SiO2)的組合物，其組成范圍是碳化硅80%-100%天然硅線石0%-20%優(yōu)選的組成范圍是碳化硅85%-90%
天然硅線石10%-15%天然硅線石熱膨脹系數(shù)較小，在燒成過(guò)程中形成莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)結(jié)構(gòu)，提高了材料的強(qiáng)度，從而增強(qiáng)了耐腐蝕性能，同時(shí)提高了材料的熱穩(wěn)定性，增強(qiáng)了耐溫度沖擊性能。
如果選用不同粒度的綠色碳化硅組合物作為本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料中骨料的組分，對(duì)于提高材料的耐磨、抗氧化及熱震穩(wěn)定性都是有利的。
本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料組分中的稀土氧化物是氧化釔(Y2O3)、氧化鑭(La2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化釓(Gd2O3)中的一種或兩種以上組合。
市售氧化釤、氧化銪、氧化釓三者混合物也是本發(fā)明復(fù)合碳化硅材料組分中適合的稀土氧化物組分。
本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料組分中的結(jié)合劑是粘土、氧化鋁(Al2O3)、碳酸鋇(BaCO3)、滑石、天然硅線石的組合物，其組成范圍是粘土30%～50%氧化鋁15%～45%碳酸鋇1%～5%滑石2%～10%天然硅線石6%～20%結(jié)合劑優(yōu)選的組成范圍是粘土40%～46%氧化鋁30%～35%碳酸鋇2%～4%滑石2%～6%
天然硅線石10%～15%結(jié)合劑組分中的氧化鋁的含量提高，有助于提高材料的使用溫度;碳酸鋇的加入能夠提高材料的抗氧化性能;添加滑石是為了增加材料燒成時(shí)的致密性;硅線石的作用是提高材料硬度，熱穩(wěn)定性，增強(qiáng)耐腐蝕性能。
本發(fā)明的稀土復(fù)合碳化硅材料主要用于制造在1400℃以下長(zhǎng)期使用的抗氧化耐腐蝕裝置。
本發(fā)明的稀土復(fù)合碳化硅材料特別適用于制造循環(huán)流化鍋爐分離器，所達(dá)到的技術(shù)要求如下(1)在950℃-1400℃溫度下長(zhǎng)期使用;
(2)分離器葉片的室溫抗折強(qiáng)度達(dá)到46.2Mpa;
(3)耐溫度沖擊950℃風(fēng)冷至室溫50次不出現(xiàn)裂紋;
(4)在使用溫度和使用環(huán)境中抗速度為15-20米/秒，濃度為5千克/標(biāo)米3，粒度為5毫米以下顆粒沖擊;
(5)使用三年完好無(wú)損。
本發(fā)明的復(fù)合碳化硅材料亦可用于制造燃燒器噴咀。
上述噴咀使用于氣體燃料，液體燃料和固體粉末燃料的分散。
本發(fā)明的稀土復(fù)合碳化硅材料還可用于制造耐腐蝕輸液泵的密封件。
另外各種窯爐器具如能采用本發(fā)明的稀土復(fù)合碳化硅材料，其壽命會(huì)大大延長(zhǎng)，如棚板、匣缽、坩堝、立柱等等。
本發(fā)明下面將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述
實(shí)施例1-6配方(重量份數(shù))組分123456粘土711.41615.751222.5Al2O39 12 14.8 10.5 5.75 9BaCO31 1.2 1.2 1.05 0.5 0.9滑石0.60.921.7523.6硅線石2.44.565.954.759Y2O31 3.5 1.5 2La2O31 1.5Sm2O30.8 0.4Eu2O31 0.5Gd2O31 0.5SiC6051.547.553.572.253.6硅線石1915108實(shí)施例1-6技術(shù)指標(biāo):
指標(biāo)123456常溫抗折強(qiáng)度(Mpa)35.241.546.243.033.838.2體積密度(g/cm5) 2.50 2.48 2.46 2.46 2.52 2.41氣孔率(%)21.220.019.318.522.721.3氧化速度(mg/cm2/b) 1.2×10-50.7×10-30.9×10-30.9×10-3
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、抗氧化性強(qiáng)，為氮化硅結(jié)合碳化硅材料的30倍;
2、耐磨性是粘土質(zhì)碳化硅材料的2.5倍;
3、價(jià)格只有高溫合金材料的十分之一;
4、耐溫高，強(qiáng)度大，抗腐蝕;
5、熱穩(wěn)定性好，抗溫度沖擊性能好;
6、作成循環(huán)流化床鍋爐分離器，950-1400℃使用環(huán)境下，三年完好無(wú)損。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合碳化硅材料，包括碳化硅骨科和結(jié)合劑，其特征在于由以下組分構(gòu)成骨料50%-80%稀土氧化物 0.5%-4%結(jié)合劑 20%-49%。
2.按照權(quán)利要求1所述之復(fù)合碳化硅材料，其特征在于優(yōu)選的組成范圍是骨料 50%-65%稀土氧化物 2%-3%結(jié)合劑 32%-48%
3.按照權(quán)利要求1所述之復(fù)合碳化硅材料，其特征在于組分中的骨料是碳化硅或者是碳化硅與天然硅線石(Al2O3、SiO2)復(fù)合，其組成范圍是碳化硅 80%-100%天然硅線石 0%-20%
4.按照權(quán)利要求3所述之骨料，其特征在于優(yōu)選的組成范圍是碳化硅 85%-90%天然硅線石 10%-15%
5.按照權(quán)利要求3所述之骨料，其特征在于碳化硅是不同粒度的綠色碳化硅組合物。
6.按照權(quán)利要求1所述之復(fù)合碳化硅材料，其特征在于組分中的稀土氧化物是氧化釔(Y2O3)、氧化鑭(La2O3)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化釓(Gd2O3)中的一種或兩種以上組合。
7.按照權(quán)利要求6所述之稀土氧化物，其特征在于是未經(jīng)分離的氧化釤、氧化銪、氧化釓三者的混合物。
8.按照權(quán)利要求1所述之復(fù)合碳化硅材料，其特征在于組分中的結(jié)合劑是粘土、氧化鋁(Al2O3)、碳酸鋇(BaCO3)、滑石、天然硅線石的組合物。其組成范圍是粘土 30%-50%氧化鋁 15%-45%碳酸鋇 1%-5%滑石 2%-10%天然硅線石 6%-20%
9.按照權(quán)利要求8所述之結(jié)合劑，其特征在于優(yōu)選的組成范圍是粘土 40%-46%氧化鋁 30%-35%碳酸鋇 2%-4%滑石 2%-6%天然硅線石 10%-15%
10.一種稀土復(fù)合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造在1400℃以下長(zhǎng)期使用的抗氧化耐腐蝕裝置。
11.按照權(quán)利要求10所述之稀土復(fù)合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造循環(huán)流化床鍋爐分離器。
12.按照權(quán)利要求10所述之稀土復(fù)合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造燃燒器噴咀。
13.按照權(quán)利要求12所述的用途，其特征在于所述之燃燒器噴咀適用于氣體燃料，液體燃料和固體粉末燃料的分散。
14.按照權(quán)利要求10所述之稀土復(fù)合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造耐腐蝕輸液泵密封件。
15.按照權(quán)利要求10所述之稀土復(fù)合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造窯爐用具。
全文摘要
一種稀土復(fù)合碳化硅材料及其用途，屬于耐火材料及其成型制品。包括碳化硅和天然硅線石組成的骨料50％—80％，稀土氧化物Y
文檔編號(hào)F27D99/00GK1093073SQ9311035
公開(kāi)日1994年10月5日 申請(qǐng)日期1993年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月1日
發(fā)明者楊慶偉, 孟兆鎖, 張金泉, 劉凱民, 趙孝保, 那永潔 申請(qǐng)人:山東省硅酸鹽研究設(shè)計(jì)院