本发明涉及蓄热蜂窝陶瓷填料,具体为一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体。
背景技术:
1、蜂窝陶瓷蓄热体在工业热工设备的高温空气燃烧技术htac和环保有机废气的蓄热式氧化rto中应用广泛,能显著提高设备效率,降低能耗,是改善能源和环境问题的一类重要材料。
2、蜂窝陶瓷蓄热体为多孔陶瓷材料,具有脆性高、韧性差的特点,在生产和应用过程中受高温热冲击容易导致产品开裂甚至破坏,产品良率较低,使用过程中产品寿命和设备稳定性难以保证。
3、此外,目前常规蜂窝陶瓷蓄热体受成型技术限制,产品外壁厚度较薄,一方面半成品坯体强度、支撑性差,干燥烧成时很容易发生弯曲变形;另一方面成品结构强度低,受轻微外力作用很容易导致产品边楞缺损,崩角崩边、边面破损等,甚至整体碎裂而无法使用。如何改善蜂窝陶瓷蓄热体脆性高、韧性差的问题,提高其抗热冲击强度,同时从宏观上提升其结构强度是目前蜂窝陶瓷蓄热体生产和使用急需突破的关键技术难点。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足,本发明提供了一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,包括重量百分比的原料组成:氧化铝瘠性料30~90wt%、粘土10~30wt%、锆英石1~15wt%、氟化铝1~10wt%、粘结剂1~5wt%、润滑剂1~5wt%,还包括以下制备步骤:
5、步骤一、按原料组成的重量百分比称取氧化铝瘠性料、粘土和锆英石球磨混合;
6、步骤二、将球磨后的混合料过筛,向其中加入氟化铝、粘结剂、润滑剂和水进行捏合混炼并挤出成型;
7、步骤三、成型后的蜂窝陶瓷坯体经干燥后进行烧制;
8、步骤四、对步骤二中的挤出成型模具进行优化设计,使泥料经模具挤出成型后蜂窝陶瓷坯体具有超厚外壁结构。
9、优选的,所述弥散颗粒为zr2o颗粒,晶须为莫来石晶须,长径比≥5,所述高强度蜂窝陶瓷蓄热体的压缩强度(jc/t2135-2012)c轴方向≥25mpa,a(b)轴方向≥5mpa。
10、优选的,所述步骤一中锆英石球磨后粒径d50≤5um,其他原料球磨后粒径d50≤20um。
11、优选的,所述氧化铝瘠性料为工业氧化铝粉、陶瓷辊棒粉、铝矾土中的一种或几种。
12、优选的,所述具有超厚外壁结构的蜂窝陶瓷坯体,其外壁与内壁的厚度比达到2:1以上,优选3:1~8:1。
13、优选的,所述步骤三中,于1000~1300℃进行第一次烧制,之后升温至1300~1600℃进行第二次烧制。
14、优选的,所述步骤三中,第一次烧制时长控制在1~4h。
15、优选的,所述步骤三中,第二次烧制时长控制在烧制2~6h。
16、(三)有益效果
17、与现有技术相比,本发明提供了一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,具备以下有益效果:
18、该一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,以氧化铝、粘土、锆英石和氟化铝为主要原料,利用高温固相反应在材料内部原位合成莫来石晶须,同时形成zr2o弥散颗粒,弥散颗粒和晶须增强相有助于使材料内部形成的微裂纹发生偏转或被钉扎屏蔽,阻止裂纹扩展,从而改善材料脆性高、韧性不足的问题,减少因高温热冲击引起的材料开裂和破坏。本发明还对现有成型模具进行再优化设计,进一步增加蜂窝陶瓷蓄热体的外壁厚度,提高蓄热体产品的宏观结构强度以抵抗一定强度的外力破坏,使产品的整体强度得到提升,更适应生产使用需求。
1.一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,包括重量百分比的原料组成:氧化铝瘠性料30~90wt%、粘土10~30wt%、锆英石1~15wt%、氟化铝1~10wt%、粘结剂1~5wt%、润滑剂1~5wt%,其特征在于,还包括以下制备步骤:
2.根据权利要求1所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述弥散颗粒为zr2o颗粒,晶须为莫来石晶须,长径比≥5,所述高强度蜂窝陶瓷蓄热体的压缩强度(jc/t2135-2012)c轴方向≥25mpa,a(b)轴方向≥5mpa。
3.根据权利要求1所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述步骤一中锆英石球磨后粒径d50≤5um,其他原料球磨后粒径d50≤20um。
4.根据权利要求1所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述氧化铝瘠性料为工业氧化铝粉、陶瓷辊棒粉、铝矾土中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述具有超厚外壁结构的蜂窝陶瓷坯体,其外壁与内壁的厚度比达到2:1以上,优选3:1~8:1。
6.根据权利要求1所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述步骤三中,于1000~1300℃进行第一次烧制,之后升温至1300~1600℃进行第二次烧制。
7.根据权利要求6所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述步骤三中,第一次烧制时长控制在1~4h。
8.根据权利要求6所述的一种具有弥散颗粒和晶须增强相的蜂窝陶瓷蓄热体,其特征在于,所述步骤三中,第二次烧制时长控制在烧制2~6h。