[发明专利]一种莫来石结合碳化硅复相陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种莫来石结合碳化硅复相陶瓷材料的制备方法，本发明中以碳化硅为骨料，以煤矸石、高铝矾土为生成莫来石原料，引入莫来石纤维作为晶种，促进烧结过程中莫来石晶须的生成；同时引入酸化后的钾长石，降低陶瓷坯料体系的液相形成温度，促进莫来石晶体的形成和长大，达到降低陶瓷烧成温度的目的，降低了能耗，同时原位生成的莫来石晶须作为结合相在碳化硅晶粒周围形成“骨架”，形成的三维网络结构保护层包裹在碳化硅表面，达到隔绝碳化硅与空气接触的目的，提高了莫来石‑碳化硅复相材料的抗氧化性能、强韧性，且提高陶瓷材料的轻质隔热性能，产品具有优良的抗热震稳定性、高温力学性能。

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种莫来石结合碳化硅复相陶瓷材料的制备方法。

背景技术

碳化硅是一种非氧化物陶瓷材料，具有热导率大、热膨胀系数小、热震稳定性好、高温耐磨性能优良、耐腐蚀性能强等优点，广泛应用于功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料等方面。但它也存在室温下韧性不足、蓄热高、抗氧化性差、常压下烧结困难等缺点，在1300℃以上容易发生分解使其强度降低，导致其应用受到了一定限制。

莫来石纤维使用温度在1500-1600℃，特别是高温抗蠕变性和抗热震性能优异，耐热、耐腐蚀和绝热性能极佳。可以用作耐热构件、高温绝热材料。莫来石纤维与陶瓷基体界面热膨胀率和导热率非常接近，莫来石纤维的加入可以提高陶瓷基体的韧性、增加冲击强度，往往为耐热复合材料研发的首选。

发明内容

本发明提供了一种莫来石结合碳化硅复相陶瓷材料的制备方法，提高碳化硅骨料的抗氧化性能，产品综合性能优异。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种莫来石结合碳化硅复相陶瓷材料的制备方法，以碳化硅为骨料，以煤矸石、高铝矾土为基质，引入酸活化钾长石、莫来石纤维，机压成型后高温烧结，通过原位反应合成法制备了莫来石结合碳化硅复相陶瓷材料。

具体工艺步骤如下：

（1）酸活化钾长石的制备：

将5-14份钾长石粉末在105℃下加热4-8分钟后，按照1:15-20的固液比，加入到8-15%的酸溶液中，置于50-70℃的水浴条件下，搅拌反应1-3小时，过滤后，使用乙醇清洗3-5次，于105-115℃下干燥1-2小时，得到酸活化钾长石；

（2）原料粉体的预混合：

将13-24份高铝矾土、8-15份煤矸石经破碎、球磨后过80目筛，然后进行脱碳处理，将脱碳后的粉体原料与步骤（1）酸活化后钾长石置于球磨机中，加入适量蒸馏水湿法球磨8-15小时，经脱水、干燥，得到预混粉料；

（3）成型：

将70-80份碳化硅颗粒、6-14份硅粉、4-12份莫来石纤维与上述预混粉料混合，再外加30-45份10%的聚乙烯醇溶液、8-14份25-30%的的硅溶胶，搅拌至均匀后，于温度20℃、相对湿度60%的恒温恒湿箱中放置18-26小时，倒入所需规格尺寸的模具中，机压成型，于105-120℃温度下干燥20-25小时；

（4）高温烧结：

将干燥后的坯料置于还原气氛下高温烧结，于1240-1280℃温度下保温2-3小时，1420-1470℃温度下保温3-6小时，随炉自然冷却后取出，即得到原位生成莫来石-碳化硅复相陶瓷材料。

其中，所述莫来石纤维直径在3-5μm，长度在20-80mm。

其中，所述步骤（1）中酸溶液是指盐酸、硫酸、草酸、柠檬酸或苹果酸中的一种或多种组合。

其中，所述步骤（2）中湿法球磨至粉料粒径在0.045-0.075mm。