专利名称：稀土复合碳化硅材料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种稀土复合碳化硅材料及其用途，它属耐火材料及其成型制品，包括骨料和结合剂。
在中国专利申请号91223648.5中公开了一种波纹状百叶窗式分离装置，它的目的是为循环流化床锅炉提供一种燃烧尾气与煤粉颗粒分离效率较高的分离器，以便减少夹带，提高锅炉热效率。然而循环流化床锅炉对这种分离器的技术要求是(1)在950℃-1100℃温度下长期使用;
(2)分离器叶片的室温抗折强度＞30Mpa;
(3)耐温度冲击为950℃风冷至室温50次不出现裂纹;
(4)在长期使用温度下抗氧化，抗C、S、Ca、K、Na、F等元素形成的化合物的腐蚀;
(5)在长期使用温度下能抗速度为15-17米/秒，浓度为5千克/标米3、粒度为2毫米以下颗粒的冲击;
(6)使用寿命三年以上。
如此苛刻的工艺要求和严酷环境，使得制造这种循环流化床锅炉分离器的材料在现有技术中难以找到。高温合金材料高温下软化，耐磨性能欠佳，耐腐蚀性能差，而且价格昂贵，普通碳化硅材料抗氧化性能不好，不能满足上述技术条件要求。
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种抗氧化性是氮化硅复合碳化硅材料的30倍，耐腐蚀性是粘土质碳化硅的2.5倍，而价格只有高温合金材料的十分之一的理想的稀土复合碳化硅材料，用以满足制造循环流化床锅炉分离器对材料的需求。
本发明的目的还在于为创造1400℃以下长期使用的抗氧化，耐腐蚀装置提供优质材料，如燃烧器喷咀，耐腐蚀输液泵密封件，窑炉用器具等。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到本发明的复合碳化硅材料由以下组分构成骨科50%-80%稀土氧化物0.5%-4%结合剂20%-49%本发明的目的还可以通过以下措施来达到本发明的复合碳化硅材料优选的组成范围是骨料50%-65%稀土氧化物2%-3%结合剂32%-48%稀土氧化物组分的加入，加剧了基质中碱金属氧化物的离子化作用，减弱了碱金属对碳化硅表面的氧化促进，从而在材料界面形成了稀土氧化物与碱金属氧化物的交织链憎氧保护层，大大提高了材料的抗氧化性。同时增强了结合剂与骨料的结合力，提高了材料的强度。
本发明的复合碳化硅材料组成中的骨料可以是碳化硅，也可以是碳化硅和天然硅线石(Al2O3、SiO2)的组合物，其组成范围是碳化硅80%-100%天然硅线石0%-20%优选的组成范围是碳化硅85%-90%
天然硅线石10%-15%天然硅线石热膨胀系数较小，在烧成过程中形成莫来石(3Al2O3·2SiO2)结构，提高了材料的强度，从而增强了耐腐蚀性能，同时提高了材料的热稳定性，增强了耐温度冲击性能。
如果选用不同粒度的绿色碳化硅组合物作为本发明的复合碳化硅材料中骨料的组分，对于提高材料的耐磨、抗氧化及热震稳定性都是有利的。
本发明的复合碳化硅材料组分中的稀土氧化物是氧化钇(Y2O3)、氧化镧(La2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化钆(Gd2O3)中的一种或两种以上组合。
市售氧化钐、氧化铕、氧化钆三者混合物也是本发明复合碳化硅材料组分中适合的稀土氧化物组分。
本发明的复合碳化硅材料组分中的结合剂是粘土、氧化铝(Al2O3)、碳酸钡(BaCO3)、滑石、天然硅线石的组合物，其组成范围是粘土30%～50%氧化铝15%～45%碳酸钡1%～5%滑石2%～10%天然硅线石6%～20%结合剂优选的组成范围是粘土40%～46%氧化铝30%～35%碳酸钡2%～4%滑石2%～6%
天然硅线石10%～15%结合剂组分中的氧化铝的含量提高，有助于提高材料的使用温度;碳酸钡的加入能够提高材料的抗氧化性能;添加滑石是为了增加材料烧成时的致密性;硅线石的作用是提高材料硬度，热稳定性，增强耐腐蚀性能。
本发明的稀土复合碳化硅材料主要用于制造在1400℃以下长期使用的抗氧化耐腐蚀装置。
本发明的稀土复合碳化硅材料特别适用于制造循环流化锅炉分离器，所达到的技术要求如下(1)在950℃-1400℃温度下长期使用;
(2)分离器叶片的室温抗折强度达到46.2Mpa;
(3)耐温度冲击950℃风冷至室温50次不出现裂纹;
(4)在使用温度和使用环境中抗速度为15-20米/秒，浓度为5千克/标米3，粒度为5毫米以下颗粒冲击;
(5)使用三年完好无损。
本发明的复合碳化硅材料亦可用于制造燃烧器喷咀。
上述喷咀使用于气体燃料，液体燃料和固体粉末燃料的分散。
本发明的稀土复合碳化硅材料还可用于制造耐腐蚀输液泵的密封件。
另外各种窑炉器具如能采用本发明的稀土复合碳化硅材料，其寿命会大大延长，如棚板、匣钵、坩埚、立柱等等。
本发明下面将结合实施例作进一步详述
实施例1-6配方(重量份数)组分123456粘土711.41615.751222.5Al2O39 12 14.8 10.5 5.75 9BaCO31 1.2 1.2 1.05 0.5 0.9滑石0.60.921.7523.6硅线石2.44.565.954.759Y2O31 3.5 1.5 2La2O31 1.5Sm2O30.8 0.4Eu2O31 0.5Gd2O31 0.5SiC6051.547.553.572.253.6硅线石1915108实施例1-6技术指标:
指标123456常温抗折强度(Mpa)35.241.546.243.033.838.2体积密度(g/cm5) 2.50 2.48 2.46 2.46 2.52 2.41气孔率(%)21.220.019.318.522.721.3氧化速度(mg/cm2/b) 1.2×10-50.7×10-30.9×10-30.9×10-3
本发明相比现有技术具有如下优点1、抗氧化性强，为氮化硅结合碳化硅材料的30倍;
2、耐磨性是粘土质碳化硅材料的2.5倍;
3、价格只有高温合金材料的十分之一;
4、耐温高，强度大，抗腐蚀;
5、热稳定性好，抗温度冲击性能好;
6、作成循环流化床锅炉分离器，950-1400℃使用环境下，三年完好无损。
权利要求
1.一种复合碳化硅材料，包括碳化硅骨科和结合剂，其特征在于由以下组分构成骨料50%-80%稀土氧化物 0.5%-4%结合剂 20%-49%。
2.按照权利要求1所述之复合碳化硅材料，其特征在于优选的组成范围是骨料 50%-65%稀土氧化物 2%-3%结合剂 32%-48%
3.按照权利要求1所述之复合碳化硅材料，其特征在于组分中的骨料是碳化硅或者是碳化硅与天然硅线石(Al2O3、SiO2)复合，其组成范围是碳化硅 80%-100%天然硅线石 0%-20%
4.按照权利要求3所述之骨料，其特征在于优选的组成范围是碳化硅 85%-90%天然硅线石 10%-15%
5.按照权利要求3所述之骨料，其特征在于碳化硅是不同粒度的绿色碳化硅组合物。
6.按照权利要求1所述之复合碳化硅材料，其特征在于组分中的稀土氧化物是氧化钇(Y2O3)、氧化镧(La2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化钆(Gd2O3)中的一种或两种以上组合。
7.按照权利要求6所述之稀土氧化物，其特征在于是未经分离的氧化钐、氧化铕、氧化钆三者的混合物。
8.按照权利要求1所述之复合碳化硅材料，其特征在于组分中的结合剂是粘土、氧化铝(Al2O3)、碳酸钡(BaCO3)、滑石、天然硅线石的组合物。其组成范围是粘土 30%-50%氧化铝 15%-45%碳酸钡 1%-5%滑石 2%-10%天然硅线石 6%-20%
9.按照权利要求8所述之结合剂，其特征在于优选的组成范围是粘土 40%-46%氧化铝 30%-35%碳酸钡 2%-4%滑石 2%-6%天然硅线石 10%-15%
10.一种稀土复合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造在1400℃以下长期使用的抗氧化耐腐蚀装置。
11.按照权利要求10所述之稀土复合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造循环流化床锅炉分离器。
12.按照权利要求10所述之稀土复合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造燃烧器喷咀。
13.按照权利要求12所述的用途，其特征在于所述之燃烧器喷咀适用于气体燃料，液体燃料和固体粉末燃料的分散。
14.按照权利要求10所述之稀土复合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造耐腐蚀输液泵密封件。
15.按照权利要求10所述之稀土复合碳化硅材料的用途，其特征在于用其制造窑炉用具。
全文摘要
一种稀土复合碳化硅材料及其用途，属于耐火材料及其成型制品。包括碳化硅和天然硅线石组成的骨料50％—80％，稀土氧化物Y
文档编号F27D99/00GK1093073SQ9311035
公开日1994年10月5日 申请日期1993年4月1日 优先权日1993年4月1日
发明者杨庆伟, 孟兆锁, 张金泉, 刘凯民, 赵孝保, 那永洁 申请人:山东省硅酸盐研究设计院