专利名称：一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件及其制备方法。
背景技术：
目前，耐火材料在材质上主要以氧化物材料和碳复合材料为主。以氧化物为主的耐火材料通常脆性较大，难以同时满足高强度和良好热震稳定性的要求；碳复合耐火材料是在氧化物类耐火材料中引入石墨等炭质组分，从而达到改善氧化物类耐火材料脆性的目的。但此类材料存在抗氧化性差、导热率过高以及使用范围有限等缺点。在此基础上，在氧化物体系中引入Sic、Si3N4, Sialon等非氧化物相的做法成为耐火材料领域的一个新的研
J Ll ； ^^ O众多研究表明，氧化物-非氧化物复合材料具有较高的高温强度和抗氧化性能， 优良的抗热震性、抗侵蚀性能，可望成为高温工业关键部位使用的新一代优质高性能耐火材料。刚玉质预制件通常采用浇注料方法预制成形。普通刚玉质预制件热态强度不高、 脆性较大，影响其使用效果。因此，开发性能更好的刚玉预制件产品，并对产品质量实现可控，是一种有效保证用户稳定生产的途径，也是耐火材料行业目前急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题提供一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件及其制备方法，该刚玉质预制件的热态抗折强度和高温体积稳定性均优于普通刚玉质预制件。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为
一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件，原料组成以重量百分含量表示，刚玉80 90%，单质硅1 10%，氧化铝微粉广8%，结合剂5 10%，外加占上述原料总重 0. Γ0. 5%的分散剂；所述结合剂为水合氧化铝和铝酸钙水泥的混合物，两者的重量比为 1:0. 5 4。所述刚玉中Al2O3含量彡95%，所述刚玉为棕刚玉、白刚玉或烧结刚玉；所述80 90%的刚玉中包括5mm <粒度；^ 8mm的刚玉15 25%、3mm <粒度；^ 5mm的刚玉10 20%、 Imm <粒度彡3mm的刚玉10 20%、0. Imm <粒度彡Imm的刚玉15 25%、180目刚玉5 15%禾口 320目刚玉1 10%ο所述单质硅中Si含量彡98% ；所述单质硅为粒度150目和200目单质硅中的任一种，或两种的混合物；所述150目和200目单质硅两种混合时的比例为1:0. 5 3。所述氧化铝微粉中Al2O3含量> 98% ；所述氧化铝微粉的中位径D50为广6 μ m。所述分散剂为无机类分散剂或有机类分散剂。所述无机类分散剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠，或为钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物。所述有机类分散剂为脂肪酸类、脂肪族酰胺类或酯类分散剂。所述刚玉质预制件的制备方法包括以下步骤
a、按照原料组成称取原料，采用搅拌机干混均勻，得到干混物料；
b、向干混物料中加入占干料总重5士洲的水，搅拌均勻，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；
C、将预制件在模中于室温25°C下养护1天，脱模，脱模后再于室温25°C下自然养护1 天，然后将预制件放入烘烤窑中烘烤，烘烤温度100 150°C，烘烤时间M 72小时；
d、将烘烤后的预制件放入匣钵内，预制件顶部覆盖厚度高于150mm的焦炭颗粒形成的焦炭层，然后将匣钵整体放入高温梭式窑中，在1450 1550°C下高温烧成，在最高温度下保温M 60小时，之后停窑，冷却至室温，即获得通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件
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广 BFI ο所述焦炭颗粒小于2mm。本发明的积极有益效果
1、本发明产品在原有刚玉质预制件的基础上引入单质硅，并在埋炭还原气氛下烧成， 引入体系中的Si可发生原位反应，生成SiC增强相。由于该反应存在气相传质机理，所生成的原位SiC增强相多呈纤维状，且在制品基质及气孔里可趋向弥散分布，均勻性好。这种原位SiC增强相可大幅提高刚玉质预制件的热态抗折强度。2、本发明产品解决了普通刚玉质预制件热态强度不高，使用中容易发生应力破坏的疑难问题。本发明产品具有较好的性能，尤其是热态抗折强度较高。详见表1。[0018表1本发明产品的性能检测数据
权利要求
1.一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件，其特征在于，所述刚玉质预制件原料组成为以重量百分含量表示，刚玉80 90%，单质硅1 10%，氧化铝微粉广8%，结合剂 5 10%，外加占上述原料总重0. Γ0. 5%的分散剂；所述结合剂为水合氧化铝和铝酸钙水泥的混合物，两者的重量比为1:0. 5 4。
2.根据权利要求1所述的刚玉质预制件，其特征在于所述刚玉中Al2O3含量>95%，所述刚玉为棕刚玉、白刚玉或烧结刚玉；所述80 90%的刚玉中包括5mm <粒度彡8mm的刚玉15 25%、3mm <粒度；^ 5mm的刚玉10 20%、Imm <粒度；^ 3mm的刚玉10 20%、0. Imm <粒度彡Imm的刚玉15 25%、180目刚玉5 15%禾Π 320目刚玉1 10%。
3.根据权利要求1所述的刚玉质预制件，其特征在于所述单质硅中Si含量>98%;所述单质硅为粒度150目和200目单质硅中的任一种，或两种的混合物；所述150目和200目单质硅两种混合时的比例为1:0. 5 3。
4.根据权利要求1所述的刚玉质预制件，其特征在于所述氧化铝微粉中Al2O3含量 ^ 98% ；所述氧化铝微粉的中位径D50为广6 μ m。
5.根据权利要求1所述的刚玉质预制件，其特征在于所述分散剂为无机类分散剂或有机类分散剂。
6.根据权利要求5所述的刚玉质预制件，其特征在于所述无机类分散剂为三聚磷酸钠或六偏磷酸钠，或为钙、镁、钡的碳酸盐、磷酸盐或氢氧化物。
7.根据权利要求5所述的刚玉质预制件，其特征在于所述有机类分散剂为脂肪酸类、 脂肪族酰胺类或酯类分散剂。
8.权利要求1-7任一项所述刚玉质预制件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤a、按照原料组成称取原料，采用搅拌机干混均勻，得到干混物料；b、向干混物料中加入占干料总重5士洲的水，搅拌均勻，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；C、将预制件在模中于室温25°C下养护1天，脱模，脱模后再于室温25°C下自然养护1 天，然后将预制件放入烘烤窑中烘烤，烘烤温度100 150°C，烘烤时间M 72小时；d、将烘烤后的预制件放入匣钵内，预制件顶部覆盖厚度高于150mm的焦炭颗粒形成的焦炭层，然后将匣钵整体放入高温梭式窑中，在1450 1550°C下高温烧成，在最高温度下保温M 60小时，之后停窑，冷却至室温，即获得通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件女口广 PFt ο
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述焦炭颗粒小于2mm。
全文摘要
本发明公开一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件及其制备方法，以刚玉、单质硅、氧化铝微粉和结合剂为基本原料，加入分散剂，采用搅拌机将各种原料和分散剂干混至均匀，物料混匀后加入水搅拌均匀，注入模具中成型为预制件，将脱模并自然养护后的预制件在烘烤窑中进行烘烤，最后放入高温窑内在埋炭还原气氛下于1450℃～1550℃的高温下烧成，烧成后冷却至室温即可。与传统产品相比，本发明产品热态抗折强度得到显著提高，热震稳定性亦有所改善。
文档编号C04B35/66GK102503472SQ20111032961
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者周宁生, 张光普, 彭倩, 徐德亭, 李纪伟, 毕振勇 申请人:河南省耕生耐火材料有限公司