本发明涉及一种耐高温抗热震陶瓷材料的制备方法，属于耐高温材料制备
技术领域：
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背景技术：
：陶瓷，就其材料而言，分为陶器、炻器和瓷器，也就俗称的陶、炻和瓷。陶瓷是自然材料通过人类生产的实践发展的高级材料状态，其材料的理化性能出众：其表面装饰手法丰富，耐酸雨，具有良好的自洁功能，表面釉色有半透明的玻璃质感；陶瓷经过人类千百年的劳动实践，有着丰富的成型和制造工艺手段。随着社会的发展，陶瓷在很多领域中占有重要的地位，并且受到很多消费者的认可，陶瓷的使用环境十分复杂，尤其是具有高温的环境下，大大降低了使用寿命，增加成本，所以现有的陶瓷仍然不能满足社会发展的需要，仍需要研制出一种具有耐高温的陶瓷来满足需求。耐高温陶瓷材料，其在航空航天、高功率发动机以及军事装备保障等领域得到了广泛应用。随着工业技术的高速发展，耐高温陶瓷材料越来越受到各国学者和研究人员的注意，世界各地的材料科学家都在研究新一代高强度、抗氧化、耐高温、抗热震性能好、结构稳定和使用寿命长的耐高温陶瓷材料。耐高温陶瓷材料能够有效防护基体材料受到热断裂失效的行为，如高温腐蚀、氧化等，同时通过在耐高温较差的材料表面涂覆耐高温陶瓷涂层达到高级材料的热防护性能，也大大降低了成本。陶瓷材料的抗热震性能是力学性能和热热学性能的综合表现，陶瓷材料在使用过程中经常会经历急热急冷的过程，抗热震性能是其一个重要的性能特征，如果材料的抗热震性能不好，受到热震破坏而炸裂，即使其它性能再好也起不了作用，因此，如何提高陶瓷材料的抗热震性能具有重要的应用意义。随着航空航天的迅速发展，发动机的推重比及工作效率越来越高，从而导致发动机热端部件工作的环境温度提高，并且需要承受富氧燃气冲击的影响，工作环境更加严酷。然而能够同时具有优良的高温性能和抗高温能力的高温结构材料较少，并且造价成本昂贵。为了提升现有高温合金或不锈钢的耐高温能力，需要在其表面涂覆耐高温涂层材料。但是目前常见的陶瓷材料耐高温性能以及抗热震性较差，因此发明一种新型耐高温抗热震陶瓷对耐高温材料制备
技术领域：
具有积极的意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的陶瓷材料耐高温性能以及抗热震性较差的缺陷，提供了一种耐高温抗热震陶瓷材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种耐高温抗热震陶瓷材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将预制坯体置入马弗炉中，预烧2～3h，预烧结束后再以20℃/min的速率程序升温至1800～2000℃，继续烧制3～5h，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料；所述预制坯体的制备步骤为：将胶体状产物先放入烘箱中，在105～110℃下干燥1～2h，再移入炭化炉中，在氮气保护状态下保温炭化处理3～4h，得到预制坯体；所述胶体产物的制备步骤为：将反应液和混合物混合后得到底物，将底物装入底部带有曝气装置的反应釜中，通过曝气装置将二氧化碳气体以1～2l/min的速率通入底物中，并对底物加热升温直至底物沸腾反应2～3h后，得胶体状产物；所述反应液的制备步骤为：（1）称取稻壳放入粉碎机中粉碎1～2h后过100目筛，得到稻壳粉末，将稻壳粉末置入热解炉中，在氩气氛围下，保温热解1～2h，热解结束后自然冷却至室温，出料，得到热解稻壳灰；（2）将稻壳热解灰置入不锈钢反应釜中，向反应釜中加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液，在90～100℃下，搅拌反应2～3h，得到反应液；所述混合物的制备步骤为：称取新鲜甘蔗放入组织粉碎机中粉碎处理40～50min，得到甘蔗粉碎物，再将甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉混合后放入搅拌机中，以200～300r/min的转速搅拌混合15～20min，得到混合物。所述耐高温抗热震陶瓷材料的具体制备步骤中，预烧的温度为800～900℃。所述预制坯体的制备步骤中，保温炭化处理的温度为300～400℃。所述胶体产物的制备步骤中，反应液和混合物的质量比为10:1。所述反应液的制备步骤（1）中，保温热解的温度为600～700℃。所述反应液的制备步骤（2）中，质量分数为30%的氢氧化钠溶液的加入量为热解稻壳灰质量的5～8倍。所述混合物的制备步骤中，甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉的质量比为10:2:1。本发明的有益技术效果是：本发明首先以甘蔗为原料，将其粉碎后和铝粉以及镁粉混合得到混合物，接着再以稻壳为原料，先将稻壳热解，再将稻壳热解物和碱液混合反应，反应结束后将反应液和混合物共混反应，并在反应的过程中通入二氧化碳曝气，得到胶体产物，随后将胶体产物干燥炭化，并高温烧结，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料，本发明首先以甘蔗为原料，将其粉碎得到富含纤维以及粘性蔗糖的甘蔗粉碎物，接着将铝粉和镁粉与甘蔗粉碎物混合，得到含有镁粉和铝粉的甘蔗粉碎物，随后本发明用富含硅质的稻壳热解灰和碱液反应生成富含硅酸钠的反应液，再将反应液和含有镁粉和铝粉的甘蔗粉碎物混合，并持续持续大量通入二氧化碳气体，部分二氧化碳气体在沸水作用下迅速膨胀，使反应液持续剧烈翻腾，起到强力搅拌作用，减少sio2团聚细化颗粒，而产生的碳酸和硅酸钠反应生成原硅酸沉淀，并在沸腾的热量下水解生成硅溶胶，且由于二氧化碳气体的迅速膨胀，使得生成硅溶胶的过程中胶体内部的孔隙扩大，而甘蔗渣中的纤维和蔗糖成分在高温下成炭并和二氧化硅胶体反应，经煅烧后最终得到含有碳化硅并且孔隙结构丰富的陶瓷，由于碳化硅的存在，本发明制成的陶瓷耐高温性极佳，而且其内部丰富的孔隙结构具有卸压缓冲的效果，可以在陶瓷收到热力冲击时具有极佳的抗热震效果，另外在本发明将陶瓷坯体高温煅烧的过程中，坯体中的硅酸盐会和镁粉以及铝粉形成堇青石结构，由于堇青石的热膨胀系数极低，因此它的存在进一步增加了陶瓷材料的抗热震性能，具有广阔的应用前景。具体实施方式称取新鲜甘蔗放入组织粉碎机中粉碎处理40～50min，得到甘蔗粉碎物，再将甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉按质量比为10:2:1混合后放入搅拌机中，以200～300r/min的转速搅拌混合15～20min，得到混合物，备用；称取稻壳放入粉碎机中粉碎1～2h后过100目筛，得到稻壳粉末，将稻壳粉末置入热解炉中，在氩气氛围下，加热升温至600～700℃，保温热解1～2h，热解结束后自然冷却至室温，出料，得到热解稻壳灰；将稻壳热解灰置入不锈钢反应釜中，向反应釜中加入热解稻壳灰质量5～8倍质量分数为30%的氢氧化钠溶液，在90～100℃下，搅拌反应2～3h，得到反应液；将反应液和备用的混合物按质量比为10:1混合后得到底物，将底物装入底部带有曝气装置的反应釜中，通过曝气装置将二氧化碳气体以1～2l/min的速率通入底物中，并对底物加热升温直至底物沸腾反应2～3h后，得胶体状产物；将得到的胶体状产物先放入烘箱中，在105～110℃下干燥1～2h，再移入炭化炉中，在氮气保护状态下加热升温至300～400℃，保温炭化处理3～4h，得到预制坯体；将得到的预制坯体置入马弗炉中，以10℃/min的速率程序升温至800～900℃，预烧2～3h，再以20℃/min的速率程序升温至1800～2000℃，继续烧制3～5h，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料。混合物的制备：称取新鲜甘蔗放入组织粉碎机中粉碎处理40min，得到甘蔗粉碎物，再将甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉按质量比为10:2:1混合后放入搅拌机中，以200r/min的转速搅拌混合15min，得到混合物，备用；热解稻壳灰的制备：称取稻壳放入粉碎机中粉碎1h后过100目筛，得到稻壳粉末，将稻壳粉末置入热解炉中，在氩气氛围下，加热升温至600℃，保温热解1h，热解结束后自然冷却至室温，出料，得到热解稻壳灰；反应液的制备：将稻壳热解灰置入不锈钢反应釜中，向反应釜中加入热解稻壳灰质量5倍质量分数为30%的氢氧化钠溶液，在90℃下，搅拌反应2h，得到反应液；胶体状产物的制备：将反应液和备用的混合物按质量比为10:1混合后得到底物，将底物装入底部带有曝气装置的反应釜中，通过曝气装置将二氧化碳气体以1l/min的速率通入底物中，并对底物加热升温直至底物沸腾反应2h后，得胶体状产物；预制坯体的制备：将得到的胶体状产物先放入烘箱中，在105℃下干燥1h，再移入炭化炉中，在氮气保护状态下加热升温至300℃，保温炭化处理3h，得到预制坯体；耐高温抗热震陶瓷材料的制备：将得到的预制坯体置入马弗炉中，以10℃/min的速率程序升温至800℃，预烧2h，再以20℃/min的速率程序升温至1800℃，继续烧制3h，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料。混合物的制备：称取新鲜甘蔗放入组织粉碎机中粉碎处理45min，得到甘蔗粉碎物，再将甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉按质量比为10:2:1混合后放入搅拌机中，以250r/min的转速搅拌混合18min，得到混合物，备用；热解稻壳灰的制备：称取稻壳放入粉碎机中粉碎1h后过100目筛，得到稻壳粉末，将稻壳粉末置入热解炉中，在氩气氛围下，加热升温至650℃，保温热解2h，热解结束后自然冷却至室温，出料，得到热解稻壳灰；反应液的制备：将稻壳热解灰置入不锈钢反应釜中，向反应釜中加入热解稻壳灰质量7倍质量分数为30%的氢氧化钠溶液，在95℃下，搅拌反应2h，得到反应液；胶体状产物的制备：将反应液和备用的混合物按质量比为10:1混合后得到底物，将底物装入底部带有曝气装置的反应釜中，通过曝气装置将二氧化碳气体以1l/min的速率通入底物中，并对底物加热升温直至底物沸腾反应3h后，得胶体状产物；预制坯体的制备：将得到的胶体状产物先放入烘箱中，在108℃下干燥2h，再移入炭化炉中，在氮气保护状态下加热升温至350℃，保温炭化处理4h，得到预制坯体；耐高温抗热震陶瓷材料的制备：将得到的预制坯体置入马弗炉中，以10℃/min的速率程序升温至850℃，预烧3h，再以20℃/min的速率程序升温至1900℃，继续烧制4h，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料。混合物的制备：称取新鲜甘蔗放入组织粉碎机中粉碎处理48min，得到甘蔗粉碎物，再将甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉按质量比为10:2:1混合后放入搅拌机中，以280r/min的转速搅拌混合18min，得到混合物，备用；热解稻壳灰的制备：称取稻壳放入粉碎机中粉碎1h后过100目筛，得到稻壳粉末，将稻壳粉末置入热解炉中，在氩气氛围下，加热升温至680℃，保温热解1h，热解结束后自然冷却至室温，出料，得到热解稻壳灰；反应液的制备：将稻壳热解灰置入不锈钢反应釜中，向反应釜中加入热解稻壳灰质量8倍质量分数为30%的氢氧化钠溶液，在98℃下，搅拌反应3h，得到反应液；胶体状产物的制备：将反应液和备用的混合物按质量比为10:1混合后得到底物，将底物装入底部带有曝气装置的反应釜中，通过曝气装置将二氧化碳气体以2l/min的速率通入底物中，并对底物加热升温直至底物沸腾反应3h后，得胶体状产物；预制坯体的制备：将得到的胶体状产物先放入烘箱中，在108℃下干燥2h，再移入炭化炉中，在氮气保护状态下加热升温至380℃，保温炭化处理4h，得到预制坯体；耐高温抗热震陶瓷材料的制备：将得到的预制坯体置入马弗炉中，以10℃/min的速率程序升温至880℃，预烧2h，再以20℃/min的速率程序升温至1950℃，继续烧制5h，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料。混合物的制备：称取新鲜甘蔗放入组织粉碎机中粉碎处理50min，得到甘蔗粉碎物，再将甘蔗粉碎物和铝粉以及镁粉按质量比为10:2:1混合后放入搅拌机中，以300r/min的转速搅拌混合20min，得到混合物，备用；热解稻壳灰的制备：称取稻壳放入粉碎机中粉碎2h后过100目筛，得到稻壳粉末，将稻壳粉末置入热解炉中，在氩气氛围下，加热升温至700℃，保温热解2h，热解结束后自然冷却至室温，出料，得到热解稻壳灰；反应液的制备：将稻壳热解灰置入不锈钢反应釜中，向反应釜中加入热解稻壳灰质量8倍质量分数为30%的氢氧化钠溶液，在100℃下，搅拌反应3h，得到反应液；胶体状产物的制备：将反应液和备用的混合物按质量比为10:1混合后得到底物，将底物装入底部带有曝气装置的反应釜中，通过曝气装置将二氧化碳气体以2l/min的速率通入底物中，并对底物加热升温直至底物沸腾反应3h后，得胶体状产物；预制坯体的制备：将得到的胶体状产物先放入烘箱中，在110℃下干燥2h，再移入炭化炉中，在氮气保护状态下加热升温至400℃，保温炭化处理4h，得到预制坯体；耐高温抗热震陶瓷材料的制备：将得到的预制坯体置入马弗炉中，以10℃/min的速率程序升温至900℃，预烧3h，再以20℃/min的速率程序升温至2000℃，继续烧制5h，最终制得耐高温抗热震陶瓷材料。对照例以广州某公司生产的耐高温陶瓷作为对照例分别对本发明制得的耐高温抗热震陶瓷材料和对照例中的陶瓷进行性能检测，检测结果如表1所示：检测方法：最高耐受温度检测：将待测试的陶瓷材料切割成尺寸为10cm×10cm，厚度为1cm的正方形陶瓷片，将陶瓷片放入电阻炉中，以10℃min的升温速率进行程序升温，在升温的过程中观察陶瓷片在多高温度下开始产生裂纹，此温度即为陶瓷材料的最高耐受温度；耐热交换而不裂温度范围检测：将待测试的陶瓷材料切割成尺寸为10cm×10cm，厚度为1cm的正方形陶瓷片，将陶瓷片先加热再冷冻，观察陶瓷片所能承受的不开裂温度范围即为耐热交换而不裂温度范围。表1性能检测结果检测项目实例1实例2实例3对照例最高耐受温度（℃）2680270027101500耐热交换而不裂温度范围（℃）-10～1700-10～1700-10～170020～600由上表中检测数据可以看出，本发明制得的耐高温抗热震陶瓷耐高温性能好，抗热震能力极佳，具有广阔的应用前景。当前第1页12