一种柱状莫来石‑片状氧化铝复合粉体及其制备方法与流程

本发明属于柱状莫来石-片状氧化铝技术领域。具体涉及一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体及其制备方法。

背景技术：

柱状莫来石具有熔点高、强度高、抗热震稳定性好、导热系数小、热膨胀系数小和化学稳定性好等优异特性。与sic、bn和si3n4等非氧化物的晶须/柱状晶相比，莫来石柱状晶不仅具有各种优异性能，还具有价格低廉，而且能在更恶劣的氧化环境中使用。而片状氧化铝不仅具有熔点高、硬度大、机械性能好和耐腐蚀等优点，还具有特殊的二维片状结构。因此，柱状莫来石和片状氧化铝复合粉体，不仅具有莫来石和氧化铝各自的优点，而且柱状的莫来石和片状的氧化铝均是优异的复合材料增强体，二者复合可以大幅提高材料的综合性能，被广泛的应用于金属基、陶瓷基和玻璃基复合材料等领域。

目前，柱状莫来石-片状氧化铝的制备方法主要有：溶胶-凝胶法、熔盐法、矿物分解法和氧化物掺杂法等。这些方法虽然各有优点，但其中仍存在一些不足：如溶胶-凝胶法大多以醇盐为原料，价格昂贵；同时醇盐的水解速率各不相同，工艺过程复杂、不易控制、产率低和制备成本高。熔盐法虽然可以在低温下制备出所需的柱状莫来石或片状氧化铝，但熔融盐的挥发严重危害人体健康并污染环境，且产品的杂质含量高、产率低，从而导致价格昂贵。矿物分解法和氧化物掺杂法所制备的柱状莫来石或片状氧化铝中杂质含量高，严重影响产品的性能。

因此，目前柱状莫来石-片状氧化铝的制备技术存在的不足是：工艺复杂、产率低、成本高、产品纯度低等，限制了柱状莫来石-片状氧化铝等在工业中规模化的应用。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种制备工艺简单、易于控制、成本低、产率高的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的制备方法；用该方法制备的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体纯度高和易于规模化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的制备步骤是：

步骤一、将60~88wt%的莫来石粉体和12~40wt%的氟化铝粉体混合均匀，制得混合粉体。

步骤二、按去离子水∶所述混合粉体的质量比为(0.01~0.05)∶1，将去离子水加入到所述混合粉体中，混合均匀，困料，压制成型，制得坯体。

步骤三、将所述坯体置于密闭的氧化铝坩埚中，在1400~1650℃条件下保温2~16h，冷却至室温，即得柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体。

所述莫来石粉体中的al2o3含量≥71.8wt%，粒径≤80mm。

所述氟化铝粉体的alf3含量≥98wt%，粒径≤80mm。

由于采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

1、本发明将莫来石和氟化铝均匀混合，通过合理控制莫来石与氟化铝的比例，成型后经热处理即可。制备工艺简单、易于控制。

2、本发明在制备过程中，直接以莫来石粉和氟化铝为原料，未加入其他添加剂，氟化铝可直接转变为莫来石或氧化铝，故制备的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的纯度高。

3、本发明所用的原料价格低廉，对设备要求低，易规模化生产，生产成本低，具有较大的产业化前景。

因此，本发明具有制备工艺简单、易于控制、成本低和产率高的特点；用该方法制备的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体纯度高和易于规模化生产。

附图说明

图1为本发明制备的一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的xrd图谱；

图2是图1所示的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的sem图；

图3是图2中a处的eds图谱；

图4是图2中b处的eds图谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：

所述莫来石粉体中的al2o3含量≥71.8wt%，粒径≤80mm。

所述氟化铝粉体的alf3含量≥98wt%，粒径≤80mm。

实施例1

一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将60~70wt%的莫来石粉体和30~40wt%的氟化铝粉体混合均匀，制得混合粉体。

步骤二、按去离子水∶所述混合粉体的质量比为(0.03~0.05)∶1，将去离子水加入到所述混合粉体中，混合均匀，困料，压制成型，制得坯体。

步骤三、将所述坯体置于密闭的氧化铝坩埚中，在1400~1500℃条件下保温10~16h，冷却至室温，即得柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体。

实施例2

一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将65~75wt%的莫来石粉体和25~35wt%的氟化铝粉体混合均匀，制得混合粉体。

步骤二、按去离子水∶所述混合粉体的质量比为(0.01~0.03)∶1，将去离子水加入到所述混合粉体中，混合均匀，困料，压制成型，制得坯体。

步骤三、将所述坯体置于密闭的氧化铝坩埚中，在1500~1600℃条件下保温5~10h，冷却至室温，即得柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体。

实施例3

一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将70~80wt%的莫来石粉体和20~30wt%的氟化铝粉体混合均匀，制得混合粉体。

步骤二、按去离子水∶所述混合粉体的质量比为(0.01~0.03)∶1，将去离子水加入到所述混合粉体中，混合均匀，困料，压制成型，制得坯体。

步骤三、将所述坯体置于密闭的氧化铝坩埚中，在1600~1650℃条件下保温5~10h，冷却至室温，即得柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体。

实施例4

一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将75~85wt%的莫来石粉体和15~25wt%的氟化铝粉体混合均匀，制得混合粉体。

步骤二、按去离子水∶所述混合粉体的质量比为(0.03~0.05)∶1，将去离子水加入到所述混合粉体中，混合均匀，困料，压制成型，制得坯体。

步骤三、将所述坯体置于密闭的氧化铝坩埚中，在1500~1600℃条件下保温2~5h，冷却至室温，即得柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体。

实施例5

一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体及其制备方法。本实施例所述制备方法是：

步骤一、将80~88wt%的莫来石粉体和12~20wt%的氟化铝粉体混合均匀，制得混合粉体。

步骤二、按去离子水∶所述混合粉体的质量比为(0.03~0.05)∶1，将去离子水加入到所述混合粉体中，混合均匀，困料，压制成型，制得坯体。

步骤三、将所述坯体置于密闭的氧化铝坩埚中，在1600~1650℃条件下保温2~5h，冷却至室温，即得柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体。

本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

1、本具体实施方式将莫来石和氟化铝均匀混合，通过合理控制莫来石与氟化铝的比例，成型后经热处理即可。制备工艺简单、易于控制。

2、本具体实施方式在制备过程中，直接以莫来石粉和氟化铝为原料，未加入其他添加剂，如图1~图4所示，氟化铝可直接转变为莫来石或氧化铝，故制备的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的纯度高。图1为本具体实施方式制备的一种柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的xrd图谱，从图1可以看出，所制备的复合粉体由莫来石相和氧化铝相组成；图2是图1所示柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体的sem图，从图2可以看出，所制备的复合粉体是由柱状的莫来石和片状的氧化铝组成；图3是图2中a处的eds图谱，从图3可以看出，所制备的柱状物质为莫来石；图4是图2中b处的eds图谱，从图4可以看出，所制备的片状物质为氧化铝。

3、本具体实施方式所用的原料价格低廉，对设备要求低，易规模化生产，生产成本低，具有较大的产业化前景。

因此，本具体实施方式具有制备工艺简单、易于控制、成本低和产率高的特点；用该方法制备的柱状莫来石-片状氧化铝复合粉体纯度高和易于规模化生产。