一种利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法与流程

文档序号:12239695阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:

(1)将金属铝粉、单质硅粉、α~氧化铝、碳源以及硝酸镍为原料充分混合,其中:

按质量比计,金属铝粉∶单质硅粉:α~氧化铝∶碳源∶硝酸镍为(3wt%~6wt%)∶(15wt%~25wt%)∶(20wt%~30wt%)∶(5 wt%~10 wt%)∶(0.2 wt%~2 wt%),向混合的原料中外加90~110wt%的无水乙醇,制得混合粉料;

所述金属铝粉中Al≥95.0wt%,所述单质硅粉中的Si≥95.0wt%,所述α-氧化铝中的Al2O3≥95.0wt%,所述碳源中的C≥95.0wt%,所述硝酸镍中的Ni(NO3)2≥95.0wt%;

(2)将上述步骤(1)中的混合粉料置于刚玉质球磨罐中湿磨,湿磨至粒度为1-3μm,然后将球磨后的混合粉料送入真空干燥箱中干燥,干燥时控制干燥箱恒温110℃,干燥24h,然后关闭电源,待其自然冷却后取出待用;

其中,在湿磨时刚玉质球磨罐中的刚玉和混合粉料的质量比为2-5:1;

(3)向步骤(2)中干燥后的混合粉料加入按质量比计3wt%~5wt%的酚醛树脂,在混碾机中预混5-10min,再加入按质量比计40wt%~50wt%电熔白刚玉颗粒混碾30-45min,混碾后在150~200Mpa的压力下成型,成型后的块体在80℃烘干2h,然后在110℃烘干6h,最后在200℃下固化24h;

(4)将固化成型后的块体置于隧道窑中,在埋炭气氛下于1400~1600℃条件下保温120~240分钟烧成,随窑降温,即在铝碳耐火材料基质中原位生成Si2N2O陶瓷结合相。

2.根据权利要求1所述的利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于:所述的碳源为鳞片石墨、炭黑、沥青中的一种或一种以上。

3.根据权利要求1所述的利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于:所述酚醛树脂其主要成分酚醛树脂含量≥95 wt%。

4.根据权利要求1所述的利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于:在步骤(3)与酚醛树脂混碾之前,向干燥后的混合粉料中加入胶粘剂造粒,并过40目的筛子,然后静置陈腐24-30h; 其中,所述的胶粘剂为羧甲基纤维素或聚乙烯醇。

5.根据权利要求1所述的利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于:在步骤(4)中隧道窑中的升温制度为:从室温-800℃升温速率为10℃/min;从800-1000℃升温速率为6℃/min;从1000-1600℃升温速率为4℃/min,在1400~1600℃保温120~240分钟,最后自然降温到室温。

6.根据权利要求1所述的利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于:生成的Si2N2O陶瓷结合相中Si2N2O晶须的长度为2-6μm,其直径为100-300nm,生成的Si2N2O陶瓷结合相中SiC晶须的长度为5μm,其直径为100-300nm。

7.根据权利要求1所述的利用碳热还原法在铝碳耐火材料中原位生成Si2N2O陶瓷结合相的方法,其特征在于:该方法中所制备的Si2N2O陶瓷结合的铝碳耐火材料在常温下耐压强度为120~170Mpa。

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