本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料及其制备方法。
背景技术：
超塑成形技术上世纪70年代初由美国人提出，迅速在航空航天、汽车等技术要求高、几何形状复杂的各类金属制品方面取得显著发展。超塑成形的方法具有以下优点：可以降低产品费用；可提高产品设计的灵活性；可减少产品重量；可提高结构的整体性等。目前国内超塑成形所用的陶瓷平台，多数是从国外进口，陶瓷平台的陶瓷砖多数为无贯通孔型的sio2陶瓷砖或al2o3陶瓷砖，其使用温度低于1000℃，无法用于成形温度高于1000℃的高温合金、金属间化合物。
中国申请号为201520541520.3的实用新型，揭示了一种电热陶瓷平台，所用的多孔sio2陶瓷砖的材料中sio2含量≥98％，多孔sio2陶瓷砖的热膨胀系数≤1×10-6，工作温度≥950℃。由于熔融石英材质大于1000℃时逐渐方石英化导致强度下降，因此其最高使用温度不超过1000℃，该技术中未提及多孔sio2陶瓷砖材料的制备方法。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，具有高温抗压强度高、耐热冲击性好，高温电阻率高的特点，含有大量密集分布的通孔，能在1300℃下长期应用，能用于高温合金、金属间化合物零件的超塑成形；本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：
骨料颗粒为：
基质细粉为：
骨料颗粒、基质细粉与促凝剂的总和为100％。
所述的莫来石为烧结莫来石，化学成分要求为：al2o3含量≥70％。
所述的红柱石的化学成分要求为：al2o3含量≥56％，fe2o3含量≤0.6％。
所述的双峰氧化铝微粉的化学成分要求为：al2o3含量≥99.2％。
所述的铝酸盐水泥为纯铝酸钙水泥，化学成分要求为：al2o3含量≥70％。
所述的重晶石粉的化学成分要求为：baso4含量≥92％。
所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料制品的气孔率为15-20％，1300℃耐压强度≥60mpa，1100℃水冷热冲击≥40次无破损。
所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料的制备方法，步骤如下：
(1)预混合：将基质细粉与促凝剂干混2-10分钟后，加入骨料颗粒干混2-10分钟，得混合料，外加溶于水中的分散剂，湿混4-15分钟得料浆；
(2)将料浆注入模具中直至完全充满带有圆钢芯的模具，静置凝固4-6小时后，抽出圆钢芯，形成直径为φ6～12mm、孔中心的间距为8-25mm、长度达300-800mm密集分布的通孔，再凝固24小时之后脱模，得生坯；
(3)生坯自然干燥3-5天后，烧成得超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料。
所述的带有圆钢芯的模具，在现有普通模具的基础上增设了圆钢芯，圆钢芯与模具之间螺纹连接，便于静置凝固后抽出。
所述的烧成条件如下：
常温-150℃：升温速率2-5℃/h，150℃下保温8-16小时；
150-500℃：升温速率4-8℃/h；
500-1200℃：升温速率8-15℃/h；
1200-1450℃：升温速率8-10℃/h，1450℃下保温16-30小时；
停火后，自然降温2天出窑。
外加溶于水中的分散剂，其中，分散剂为第三代减水剂，用量为骨料颗粒、基质细粉和促凝剂总质量的0.05-0.20％；水的用量为骨料颗粒、基质细粉和促凝剂总质量的5-6.5％。
所述的第三代减水剂为聚羧酸系建筑混凝土减水剂。
本发明制得的所有单件的陶瓷平台耐火材料厚度尺寸公差为±0.1mm，通孔孔径尺寸公差为±0.1mm，孔位置的尺寸公差为±0.1mm。
本发明骨料选用优质红柱石颗粒和烧结莫来石颗粒，由于红柱石在高温下会转变为莫来石，产生的膨胀能够抵消烧成收缩；基质一方面利用红柱石细粉莫来石化时产生的少量氧化硅，与双峰氧化铝微粉和重晶石粉，在高温下原位反应生产低膨胀的钡长石，提高了产品的高温抗压强度和耐热冲击性；另一方面利用红柱石微粉转变为莫来石、双峰氧化铝微粉和重晶石分解出的氧化钡形成β-刚玉的膨胀反应，将烧成收缩控制在0-0.1％，有效防止了密集排布的φ6～12mm通孔变形和开裂问题。
综上所述，本发明的有益效果如下：
1、通过多种原料进行颗粒级配，骨料颗粒利用莫来石、红柱石原料热膨胀系数低和热稳定性高的特点，提高了制品的耐热冲击性；利用重晶石粉与红柱石粉原位反应，形成膨胀率极低钡长石相，改善了坯体的耐热冲击性和高温强度；所制得的陶瓷平台耐火材料在1100℃水冷热冲击40次无裂纹，1300℃的耐压强度60mpa以上，能在1300℃下长期应用，解决了现有的石英质陶瓷平台无法用于成形温度高于1000℃的高温合金、金属间化合物的技术难题。
2、利用红柱石细粉转变为莫来石的膨胀反应、双峰氧化铝微粉和重晶石分解出的氧化钡形成β-刚玉的膨胀反应，降低了烧成收缩，有效防止了密集排布的通孔变形和开裂。
3、本发明采用的自流浇注料，所需加水量少(5％～6.5％)，料浆自流性、填充性好。利用料浆未完全固化时抽出圆钢芯，制备出了直径为φ6～12mm、孔间距为8-25mm、长度达300-800mm密集分布的通孔，用于安置电加热原件，解决了密集分布的细孔难以成形和钻取加工的问题。
4、本发明的制备方法工艺简单可行，制品的成品率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但其并不限制本发明的实施。
以下非限定性实施例用于详细解释本发明的生产工艺和技术方案。这些实施例中，制品的性能采用国家标准或行业标准进行测定，如体积密度、气孔率、烧成收缩率、高温耐压强度和水冷热震稳定性。
实施例中用到的所有原料均为市购。
实施例1
所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：
骨料颗粒为：
基质细粉为：
外加第三代减水剂0.05％，外加水5.5％。
制备方法如下：
不锈钢模具的制作：四块侧板使用10mm厚的不锈钢板制成，底板使用20mm厚的不锈钢板开上通槽，侧板插在底板上组成750×660×150mm的槽；在槽内尺寸为660×150mm的侧板下部加工出两排孔，两排孔之间的距离为25mm，每排中的孔的中心距为25mm，孔径为φ8mm，穿入两端带有螺丝的φ8mm不锈钢圆钢芯，用螺母拉直圆钢芯固定在侧板上，组成不锈钢模具。
将所述红柱石细粉、双峰氧化铝微粉、重晶石细粉、铝酸盐水泥按重量比例在搅拌机中干混5分钟，再按比例加入红柱石颗粒、莫来石颗粒干混5分钟，将第三代减水剂溶解到水中后，加入混合料中，湿混10分钟后注入模具，直至料浆完全充满750×660×150mm的不锈钢模具。料浆在模具中静置凝固4小时后，一边转动，一边轻轻抽出圆钢芯，在坯体上形成长度为750mm的通孔50个，再凝固24小时之后脱模，得生坯。生坯自然干燥3天后装入倒焰窑中烧成，得制品。
烧成条件如下：
常温-150℃：升温速率3℃/h，150℃下保温12小时；
150-500℃：升温速率6℃/h；
500-1200℃：升温速率10℃/h；
1200-1400℃：升温速率8℃/h，1400℃下保温24小时；
停火后，自然降温2天出窑。
制品的烧成收缩为0.02％，外形规整，通孔的内壁光滑完好，无变形。检测同样条件下制作的标准砖，检测结果见表1，其体积密度为2.57g/cm3，气孔率为15.5％，1100℃水冷热冲击40次无裂纹，1300℃的耐压强度为78mpa，制得了致密度高、高温耐压强度高、耐热冲击性极佳的陶瓷平台耐火材料。
实施例2
所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：
骨料颗粒为：
基质细粉为：
外加第三代减水剂0.15％，外加水6％。
制备方法如下：
不锈钢模具槽内尺寸为750×660×150mm，在侧板下部加工出两排孔，两排孔之间距离为15mm，每排中的孔的中心距为15mm，孔径为φ6mm，穿入两端带有螺丝的φ6mm不锈钢圆钢芯，用螺母拉直圆钢芯固定在侧板上，组成不锈钢模具。
将所述红柱石细粉、双峰氧化铝微粉、重晶石细粉、铝酸盐水泥按重量比例在搅拌机中干混8分钟，再按比例加入红柱石颗粒、莫来石颗粒干混8分钟，将第三代减水剂溶解到水中后，加入混合料中，湿混12分钟后注入模具，直至料浆完全充满不锈钢模具。浇注后料浆在模具中静置凝固6小时，抽出圆钢芯后在坯体中形成750mm的通孔86个，再凝固24小时之后脱模，得生坯。生坯自然干燥3天后装入倒焰窑中烧成，得制品。
烧成条件如下：
常温-150℃：升温速率2℃/h，150℃下保温8小时；
150-500℃：升温速率4℃/h；
500-1200℃：升温速率8℃/h；
1200-1380℃：升温速率8℃/h，1380℃下保温30小时；
停火后，自然降温2天出窑。
所制得的制品通孔内壁光滑规整。同样条件下制作的标准砖检测结果见表1中。
实施例3
所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：
骨料颗粒为：
基质细粉为：
外加第三代减水剂0.20％，外加水6.1％。
制备方法如下：
不锈钢模具同实施例1。
生坯条件烧成如下：
常温-150℃：升温速率3℃/h，150℃下保温16小时；
150-500℃：升温速率4℃/h；
500-1200℃：升温速率15℃/h；
1200-1430℃：升温速率10℃/h，1430℃下保温16小时；
停火后，自然降温2天出窑。
其余制备方法同实施例1，所制得的制品通孔内壁光滑规整，同样条件下制作的标准砖检测结果见表1中。
实施例4
所述的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料，由以下重量百分数的原料制成：
骨料颗粒为：
基质细粉为：
外加第三代减水剂0.20％，外加水6.5％。
制备方法如下：
不锈钢模具同实施例1。
生坯烧成条件如下：
常温-150℃：升温速率4℃/h，150℃下保温16小时；
150-500℃：升温速率5℃/h；
500-1200℃：升温速率8℃/h；
1200-1400℃：升温速率8℃/h，1400℃下保温24小时；
停火后，自然降温2天出窑。
其余制备方法同实施例1，所制得的制品通孔内壁光滑规整，同样条件下制作的标准砖检测结果见表1中。
表1实施例制备的超塑成形用电加热陶瓷平台耐火材料的性能指标