[发明专利]一种用于制备高韧性耐火材料的粉体

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其是涉及一种用于制备高韧性耐火材料的粉体。

背景技术

在传统意义上，耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，它是为高温技术服务的基础材料，是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业高温容器和部件的材料，并且能够承受相应的物理化学变化及机械作用。

大部分耐火材料是以天然矿石（如耐火粘土、硅石、菱镁矿、白云石）为原料制造的，采用某些工业原料和人工合成原料（如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石等）也日益增多，因此，耐火材料的种类很多。耐火材料按照矿物组成可以分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按照制造方法可以分为天然矿石和人造制品；按其方式可分为块状制品和不定形耐火材料；按照热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按照耐火度可分为普通、高级和特级耐火制品；按照化学性质可分为酸性、中性及碱性耐火材料；按照其密度可分为轻质及重质耐火材料；按照其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异形砖、特异形砖、管和耐火器皿；还可以按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用耐火材料等。

无机非金属材料的机械韧性较差是无机非金属和材料中普遍存在的一个问题，作为同属无机非金属材料的耐火材料，其机械韧性也较差，虽然在使用过程中耐火材料几乎不需要进行移动，但是其较差的机械韧性也影响到了其高温时候的抗热震性能，在急冷急热和使用的间隙由于较大的温差耐火材料极易在热胀冷缩作用下发生开裂、剥落等影响耐火材料完整性的情况，降低了耐火材料的使用寿命；同时对于那些需要经常进行移动的耐火材料制品，其较差的机械韧性则会大大增加耐火制品的损坏率，影响其日常使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种经过增韧处理用于制备具有较高断裂韧性耐火材料的耐火材料粉体。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于制备高韧性耐火材料的粉体，主要含有以下重量份的原料：

氧化铝110份，氧化镁35～45份，增韧剂3～5份，粘结剂1.5～3份。

在耐火材料体系中，镁铝尖晶石系耐火材料是一种重要的耐火材料。当氧化镁和氧化铝原料粉体中氧化铝的摩尔百分比为50%左右时，经高温处理后会生成稳定的并具有极好耐高温性能的镁铝尖晶石物相，同时氧化铝含量越高，镁铝尖晶石相更稳定；由于氧化铝，特别是高纯氧化铝的成本是氧化镁的两倍甚至更多，因此在保证能够生成稳定镁铝尖晶石相的前提下尽量减少氧化铝的添加量；本发明中氧化铝的摩尔百分比在49.2～55.8%范围内，经后续高温处理后能够生成足量并稳定存在的镁铝尖晶石相，并能尽量降低生产成本。

作为优选，增韧剂由五氧化二铌和五氧化二钽组成。

作为优选，增韧剂由五氧化二铌和五氧化二钽按5：2～3的重量比组成。

铌元素和钽元素是元素周期表第VB族的元素，在元素周期表中这两个元素上下紧挨，具有相类的性质，同样其氧化物，五氧化二铌和五氧化二钽也具有相类的物理及化学性质；针对于本发明，五氧化二钽和五氧化二铌具有三个重要的特性，1.具有一定的耐高温性能，添加到耐火材料中虽然是作为一种功能添加剂，即作为增韧剂添加，但是不会对耐火材料的耐火度产生较大的影响；2.这两种氧化物具有较稳定的性质，或者说在本发明的体系中较稳定，不会与氧化镁或者氧化铝等产生反应，也不会发生固溶，能够独立的存在并起到增韧作用；3.该两种氧化物颗粒都具有良好的机械力学性能，也即具有较好的拉伸性能，其添加后不仅能实现传统的颗粒增韧的效果，还能使这种效果发挥到最佳，能够更好的抑制材料内裂纹的扩散。但是这两种氧化物也存在一定的问题，即五氧化二钽虽然具有好的耐高温性能，但是其拉伸性能较差，而五氧化二钽虽然耐高温性能略差，但是拉伸性能还不错，因此需要将两者按一定不利混合后进行添加，而五氧化二铌占多数的配合方法对耐火材料的增韧效果更佳。

作为优选，粘结剂为5wt%的聚偏氟乙烯N-甲基吡咯烷酮溶液。

聚偏氟乙烯N-甲基吡咯烷酮溶液是指聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中获得的溶液。