[发明专利]镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料及其合成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及复合陶瓷材料及其合成方法，特别是涉及镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料及其合成方法。

背景技术：

镁橄榄石(Mg₂SiO₄)具有较高的熔点、荷重软化温度和硬度，以及抗高温熔体侵蚀能力强的优点，是MgO－SiO₂二元体系中最稳定的化合物。高致密度的镁橄榄石陶瓷可用于矿山、化工、火力发电、机械制造、冶金等行业中直接接触腐蚀、磨损和高温的场合使用，比如输送、储存腐蚀性料桨、矿物颗粒料以及高温熔体等。由于镁橄榄石特殊的晶体结构导致其具有较大的热膨胀系数各向异性，烧结温度区间窄，在烧结过程中陶瓷坯体容易产生开裂和变形，以及陶瓷致密度低和抗热震性能不足的问题，采用常规的烧结方法很难制备出高致密度的镁橄榄石陶瓷，限制了该陶瓷的应用范围。因此，目前国内外镁橄榄石通常只作为耐火砖或者浇注料使用。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种烧结成型能力强，致密度和抗热震性能高的镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料。

本发明的第二个目的在于提供一种工艺简单、烧结温度低、成本低的镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料的制备方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施：镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料，其包括镁橄榄石相和碳化硅相。

所述的镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料，由如下质量百分比的原料制备：碳化硅10-40％、氧化镁25-45％、石英砂15-35％、高岭土2-8％、长石粉2-8％、聚乙烯醇3-5％，以上原料的质量百分比之和为百分之百；碳粉含量为所述碳化硅质量的2-5％。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施：镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料的合成方法，其包括如下步骤：(1)制备第一混合粉体；(2)制备混合料浆；(3)制备造粒料；(4)制备成品复合陶瓷件，其中，

(1)制备第一混合粉体：将碳化硅和碳粉在球磨机中预磨1-3小时后，浸入硅油(C₆H₁₈OSi₂)中搅拌30-60分钟，离心分离出的第一混合粉料在80-120℃烘干2-6小时后，使硅油转变成致密非晶态氧化硅膜层，紧紧附着于表面包覆碳粉的碳化硅粉体，再次研磨制成第一混合粉体待用；

(2)制备混合料浆：将氧化镁、石英砂、高岭土、长石粉、聚乙烯醇按比例装入球磨机，然后加入与氧化镁、石英砂、高岭土、长石粉和聚乙烯醇干粉总质量相同的水，球磨3-6小时，得到混合料浆；

(3)制备造粒料：在所述混合料浆中加入所述第一混合粉体，搅拌1-3小时后，制得造粒料；

(4)制备成品复合陶瓷件：将所述造粒料在60-120MPa的压力下制成管、圆棒、块体、片状或弧形形状的坯体，然后将所述坯体在1200-1500℃的温度范围内烧结1-4小时，随炉冷却后出炉，获得形状完整的成品复合陶瓷件。

制备镁橄榄石－碳化硅复合陶瓷材料所用原料的质量百分比为：碳化硅10-40％、氧化镁25-45％、石英砂15-35％、高岭土2-8％、长石粉2-8％、聚乙烯醇3-5％，以上原料的质量百分比之和为百分之百；碳粉含量为所述碳化硅质量的2-5％。