[发明专利]一种利用微晶白云母制备α-Al2O3/β-SiAlON复相粉料的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于材料技术领域，特别是提供了一种利用微晶白云母为主要原料制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复相粉料的方法，制备产品具有较高的纯度。

二、背景技术

当今世界上钢铁工业发达的国家，其高炉的生产发展相当迅速。高炉大型化和高冶炼强度势必造成高炉耐火材料的使用环境更加恶劣，给高炉长寿带来损害，尤其是受到炉渣、铁水以及碱冲刷侵蚀的炉缸部位的耐火材料，现阶段使用的刚玉-莫来石砖已经难以满足高炉长寿的需要。

SiAlON材料以其优越的力学、热学性能和化学稳定性，被认为是最重要的高温结构陶瓷之一。然而，采用高纯Al₂O₃和Si₃N₄等原料制备SiAlON的工艺较为复杂、成本较高，限制了它在耐火材料领域的广泛应用；刚玉(α-Al₂O₃)是冶金领域中常用的耐火材料，但纯刚玉的烧结温度高且烧结体热膨胀系数较大，抗热震性差。β-SiAlON结合α-Al₂O₃复合材料是20世纪80年代初由法国研制成功的新一代耐火材料，它既有SiAlON的高强度和热震稳定性，又兼有Al₂O₃的强抗碱金属侵蚀性和抗氧化能力，用作高炉的复合式炉衬能在提高铁水温度的同时使碳砖环裂脆性层迁移或消失，有效延长高炉的使用寿命。之后，国内外不少研究者对α-Al₂O₃/β-SiAlON复合材料的制备技术作了研究，但基本上都采用Al₂O₃细粉为原料合成β-SiAlON基质相。川西微晶白云母是我国川西地区发现的一种易开采、易加工且成本相对低廉的新型非金属矿产资源。尽管微晶白云母的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，可以作为合成Sialon材料的原料，但国内外尚未见到利用微晶白云母制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复合材料的报道。如果以我国丰富的川西微晶白云母为原料，通过铝热还原氮化法制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复相粉料，既可以省去所需高纯Al₂O₃和Si₃N₄等原料的制备过程，降低制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复合材料的生产成本，又可以充分利用我国川西地区的微晶白云母矿产资源。因此，本发明以微晶白云母为原料，采用铝热还原氮化法合成了纯度较高的α-Al₂O₃/β-SiAlON复相粉料。

三、发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供了一种利用微晶白云母制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复相粉料的方法，即利用储量丰富、价格低廉的微晶白云母为主要原料，以铝粉为还原剂，采用铝热还原氮化法制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复相粉料。

本发明以主要成分为SiO₂：50％-60％，Al₂O₃：25％-35％的微晶白云母为主要原料，分析纯铝粉为还原剂，通过铝热还原氮化法一步制备α-Al₂O₃/β-SiAlON复相粉料，其具体制备方法如下：

(1)破碎：对原始的微晶白云母矿物进行破碎，用振动磨将微晶白云母磨细；

(2)过筛：用200目(粒度≤0.074mm)的标准筛对上述磨细后的微晶白云母粉进行筛分；

(3)配料：按照(65-75)∶(25-35)的质量百分比，将磨细的微晶白云母(粒度≤0.074mm)与铝粉(分析纯)进行混料；

(4)湿混：将配制好的混合料以无水乙醇为介质混合成料浆，湿混时间为24h；

(5)干燥：湿混后的料浆于60℃下烘干12-24h；

(6)模压成型：将烘干的混合料倒入模具中干压成型，成型压力为15MPa；