本发明属于多孔陶瓷制备技术领域，具体涉及一种碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷的制备方法。
背景技术：
随着材料制备技术的不断进步，多孔陶瓷材料已经得到了长足的发展；但是，到目前为止，氧化物多孔陶瓷在高温下使用时存在高温强度和抗热震性差的问题；而氮化物多孔陶瓷虽然高温力学性能优异，但是其抗氧化性能相对较差；而碳化硅多孔陶瓷则具有热膨胀系数小、强度高、抗热震稳定性好、耐高温、耐腐蚀、使用寿命长以及相对较好的抗氧化性等一系列优点，因此，碳化硅多孔陶瓷已经引起了人们的广泛的关注和深入的研究；并且，碳化硅多孔陶瓷已经广泛的应用到了许多领域，比如催化剂载体、热气流或熔融金属过滤器、高温膜反应器、绝热材料以及传感器等。
碳化硅由于是强共价键结合,烧结时质点扩散速率很低,其晶界能和表面能之比很高,不易获得足够的能量形成晶界,其表面的氧化膜也起扩散势垒作用；因此很难采取离子键结合材料所通常采用的常压烧结途径来制取高致密化材料,必须采用一些特殊工艺手段或者依靠第二相物质帮助,促进其烧结；目前主要的制备方法包括：反应烧结碳化硅、重结晶碳化硅、热压烧结碳化硅、常压烧结碳化硅，采用这四种方法制备时，烧结温度在1800℃～2450℃，能量消耗大。
目前制备多孔陶瓷的方法有很多，最常用的是添加造孔剂法和发泡法，添加造孔剂法是在坯体制备过程中添加有机烧失剂，如石墨、淀粉、锯末等；发泡法是在坯体制备过程利用表面活性剂机械发泡的方式，气泡为热力学非稳定相，在陶瓷浆料中会出现长大，上浮，破裂等现象；铝酸钙水泥是常用的成型剂，它遇水后会发生水化反应，进而产生水硬性，在不定性材料中得到了广泛的应用。
六铝酸钙具有一系列优良性能，与含氧化铁的熔渣形成固溶体的范围大,在碱性环境中有足够强的抗化学侵蚀能力,在还原气氛中高度稳定,膨胀系数接近氧化铝,主要结晶区大,在几种多元系中有较低的溶解性，这些特性使六铝酸钙在高温行业有十分广泛的应用前景。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷的制备方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷的制备方法，所述的制备方法采用铝酸钙水泥作为钙源，并采用发泡法与铝酸钙水泥固化相结合，实现泡沫浆料的快速固化成型得到多孔坯体；然后在高温下利用铝酸钙水泥与氧化铝粉体反应生成六铝酸钙结合碳化硅材料，最终实现碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷的制备；其具体方法为：
（1）碳化硅粉体、氧化铝粉体、水、分散剂、铝酸钙水泥按一定比例加入到球磨罐中进行球磨混合，得到稳定的悬浮浆料；
（2）将悬浮浆料移至搅拌桶中进行机械搅拌，搅拌的同时加入一定量的表面活性剂，继续搅拌得到泡沫浆料；泡沫稳定后将浆料注入模具，泡沫浆料快速固化得到具有一定孔隙率的多孔坯体；
（3）成型后的多孔坯体移至烘箱中烘干，干燥温度为80～120℃，持续时间为5～100h；干燥后置于通有特定气氛的窑炉中以5℃/min的升温速率升温至1400℃～1600℃，保温1～50小时得到多孔碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷。
所述的氧化铝粉体、水、分散剂、氧化铝磨球、铝酸钙水泥、发泡剂的加入量分别为碳化硅粉体质量的5%～200%、50%～300%、0.3%～5%、50%～300%、6%～120%、4%～25%。
所述碳化硅粉体的平均粒径为0.5～85μm；氧化铝粉体的平均粒径为0.5～50μm。
所述的分散剂为三聚磷酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸铵、六偏磷酸钠、聚丙烯酸铵、四甲基氢氧化铵中的一种或两种两种以上任意质量比的混合物。
所述的发泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基三乙醇胺、十二烷基硫酸铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上任意质量比的混合物。
所述铝酸钙水泥中氧化铝的含量为50～85%。
所述窑炉的气氛为真空、氩气和氮气中的一种。
本发明提出的一种碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷的制备方法，在常温下利用发泡法与水泥固化相结合，实现泡沫浆料的快速固化成型；在高温下利用原位反应生成的六铝酸钙结合碳化硅使材料具有较高的机械强度，制备的材料兼具碳化硅与六铝酸钙的特性；具有低密度、高强度、抗碱侵蚀性强、热震稳定性好的特点。
具体实施方式
实施例1
选取中位径为4.2μm的碳化硅粉陶瓷粉体和占碳化硅粉体质量80%且中位径为1.5μm的氧化铝粉体，以占碳化硅粉体质量110%的水为分散介质，以占碳化硅粉体质量1.3%的三聚磷酸钠为分散剂、以占碳化硅粉体质量35%且氧化铝含量为65%的铝酸钙水泥为结合剂并倒入球磨罐中球磨，球磨机的转速是38r/min，运行10h；将球磨后的浆料置于搅拌桶中搅拌，搅拌的同时加入占碳化硅粉体质量为10%的十二烷基三乙醇胺，浆料充分发泡后注入模具，浆料快速固化成型，24h后脱模，脱模后的坯体置于电热鼓风干燥箱中100℃保温20h；干燥后的坯体在氩气炉中以5℃/min的升温速率升温至1500℃，保温10h，得到碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷。
实施例2
选取中位径为16.4μm的碳化硅粉陶瓷粉体和占碳化硅粉体质量60%且中位径为4.5μm的氧化铝粉体，以占碳化硅粉体质量80%的水为分散介质，以占碳化硅粉体质量0.8%的三聚磷酸铵为分散剂、以占碳化硅粉体质量30%且氧化铝含量为58%的铝酸钙水泥为结合剂并倒入球磨罐中球磨，球磨机的转速是38r/min，运行10h。将球磨后的浆料置于搅拌桶中搅拌，搅拌的同时加入占碳化硅粉体质量为8%的十二烷基硫酸铵，浆料充分发泡后注入模具，浆料快速固化成型，24h后脱模，脱模后的坯体置于电热鼓风干燥箱中100℃保温20h。干燥后的坯体在真空炉中以5℃/min的升温速率升温至1400℃，保温20h，得到碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷。
实施例3
选取中位径为38.2μm的碳化硅粉陶瓷粉体和占碳化硅粉体质量50%且中位径为15.2μm的氧化铝粉体，以占碳化硅粉体质量100%的水为分散介质，以占碳化硅粉体质量1.8%的四甲基氢氧化铵为分散剂、以占碳化硅粉体质量20%且氧化铝含量为70%的铝酸钙水泥为结合剂并倒入球磨罐中球磨，球磨机的转速是38r/min，运行10h。将球磨后的浆料置于搅拌桶中搅拌，搅拌的同时加入占碳化硅粉体质量为6%的十二烷基硫酸钠，浆料充分发泡后注入模具，浆料快速固化成型，24h后脱模，脱模后的坯体置于电热鼓风干燥箱中80℃保温20h。干燥后的坯体在氮气炉中以5℃/min的升温速率升温至1550℃，保温8h，得到碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷。
实施例4
选取中位径为52μm的碳化硅粉陶瓷粉体和占碳化硅粉体质量100%且中位径为19.5μm的氧化铝粉体，以占碳化硅粉体质量140%的水为分散介质，以占碳化硅粉体质量2.5%的六偏磷酸铵为分散剂、以占碳化硅粉体质量50%且氧化铝含量为62%的铝酸钙水泥为结合剂并倒入球磨罐中球磨，球磨机的转速是38r/min，运行10h。将球磨后的浆料置于搅拌桶中搅拌，搅拌的同时加入占碳化硅粉体质量为10%的十二烷基硫酸铵，浆料充分发泡后注入模具，浆料快速固化成型，24h后脱模，脱模后的坯体置于电热鼓风干燥箱中80℃保温20h。干燥后的坯体在真空炉中以5℃/min的升温速率升温至1500℃，保温20h，得到碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷。
实施例5
选取中位径为77μm的碳化硅粉陶瓷粉体和占碳化硅粉体质量120%且中位径为25.5μm的氧化铝粉体，以占碳化硅粉体质量160%的水为分散介质，以占碳化硅粉体质量3%的三聚磷酸钠为分散剂、以占碳化硅粉体质量80%且氧化铝含量为60%的铝酸钙水泥为结合剂并倒入球磨罐中球磨，球磨机的转速是38r/min，运行10h。将球磨后的浆料置于搅拌桶中搅拌，搅拌的同时加入占碳化硅粉体质量为20%的十二烷基硫酸铵，浆料充分发泡后注入模具，浆料快速固化成型，24h后脱模，脱模后的坯体置于电热鼓风干燥箱中110℃保温12h。干燥后的坯体在氩气炉中以5℃/min的升温速率升温至1450℃，保温30h，得到碳化硅-六铝酸钙复相多孔陶瓷。