[发明专利]一种Al4SiC4/SiC复合耐火材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 200810197741.8 申请日: 2008-11-20
公开(公告)号: CN101423404B 公开(公告)日: 2009-05-06
发明(设计)人: 邓承继;祝洪喜;白晨 申请(专利权)人: 武汉科技大学
主分类号: C04B35/66 分类号: C04B35/66;C04B35/56
代理公司: 武汉开元知识产权代理有限公司 42104 代理人: 樊戎
地址: 430081 *** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 al sub sic 复合 耐火材料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于复合耐火材料技术领域。尤其涉及一种Al4SiC4/SiC复合材料及 其制备方法。

背景技术

Al4SiC4/SiC复合材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能,是制备有色金 属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料的原料,尤其适用于生产低炭钢和超低碳钢 等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬,取代氧化铝-碳质和高铝矾土-碳质复合耐 火材料,有利于提高钢的质量,具有良好的使用效果。

碳硅化铝(Al4SiC4)具有高熔点(大约2037℃)、高强度、高化学稳定性、 低热膨胀系数以及优异的抗氧化和抗水化性能,是一种高温结构材料和高性能 耐火材料。目前国内外合成Al4SiC4材料的主要方法是金属Al粉、Si粉和C粉 或Al、SiC和C粉或Al4C3和SiC粉在1600~1700℃高温反应生成,但相应的成 本比较高,很难实现生产的工业化。

发明内容

本发明的任务是提供一种原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的 Al4SiC4/SiC复合耐火材料的制备方法。用该方法制备的Al4SiC4/SiC复合耐火 材料的性能优良和使用寿命延长。

为实现上述任务,本发明所采用的技术方案是:先将50~65wt%的粘土和 35~50wt%的工业炭粉混合,外加上述混合物3~10wt%的结合剂,搅拌5~25 分钟,压制成型,在60~110℃条件下干燥12~36小时或在室内自然干燥24~ 48小时;然后在氩气气氛下和在1600~1800℃×2~6小时条件下烧结,自然冷 却后制得Al4SiC4/SiC复合材料。

其中:粘土的SiO2含量≥40wt%,粒径为0.1mm以下;工业炭粉的C含量 ≥80wt%,粒径为0.1mm以下;结合剂或为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚 硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种以上,或为酚醛树脂。

由于采用上述技术方案,本发明所采用的工业炭粉和粘土来源广泛,复合 材料中的Al4SiC4/SiC是在材料内部由粘土和C反应生成,结合良好,有利于提 高材料的性能。Al4SiC4和SiC不仅是非常耐高温的材料,具有优良的抗渣性能, 而且热膨胀率很低,可防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起 炉衬材料的开裂和剥落。另外,在高温下部分Al4SiC4和SiC氧化变成气态SiO 迁移到材料的表层,然后又与高温空气反应氧化变成固态的SiO2,可填塞炉衬 材料的表面孔隙,使衬体材料表层致密化,阻止渣的渗透,减缓材料的蚀损, 延长使用寿命。

因此,本发明具有原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。 用该方法制备的Al4SiC4/SiC复合耐火材料不仅性能优良,且能延长使用寿命。 本发明适于有色金属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料,尤其适用于生产低炭钢 和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬,有利于钢质量的提高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述,并非对本发明保护范围 的限制。

实施例1

一种Al4SiC4/SiC复合耐火材料及其制备方法,先将50~55wt%的SiO2含 量≥40wt%和粒径为0.1mm以下的粘土、45~50wt%的C含量≥80%和粒径为 0.1mm以下的工业炭粉混合,外加上述混合物3~7wt%的结合剂,搅拌10~20 分钟,压制成型,在60~110℃条件下干燥12~24小时;然后在氩气气氛下和在 1600~1700℃×5~6小时条件下烧结合成。经自然冷却后制得Al4SiC4/SiC复合材 料。

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