[发明专利]一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备碳化硼防毁伤陶瓷工程材料的方法

说明书

本发明涉及工程材料技术领域，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备碳化硼防毁伤陶瓷工程材料的方法；由以下重量份配比的原料制备而成：助燃催化剂5‑40份、氧化铝25‑75份、碳化硼20‑30份、增强剂1.5‑3份；上述重量份配置的原料混合球磨，然后100℃～150℃1h烘干，制粒、压力成胚、再次烘干，经过1100℃一次烧结和2200℃二次烧结后得到陶瓷工程材料；本发明制备方法具备十分可观的经济性与便捷的操作性；本发明陶瓷工程材料具有以下优势：1、硬度高；HV1500~3500;我们制备的复合功能陶瓷HRC超出测量表程；2、高温强度突出及导热率低，可以被用来制造隔热零部件，3、耐磨性能优越，4、密度低、质量小，5、耐腐蚀性能极佳，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及工程材料技术领域，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备碳化硼防毁伤陶瓷工程材料的方法。

背景技术

功能陶瓷作为21世纪的三大金属、塑料、陶瓷工程材料之一, 自20世纪60年代出现以来就以其优异的性能受到军方的高度关注, 并不断应用于坦克装甲车辆、动力装置、燃气轮机叶片、舰船外壳、飞机外壳涂料、发动机零部件、火力装置内衬及高防毁伤建筑建设等军用及民用装备, 取得了显著的军事和经济效益。

功能陶瓷工程材料具备十分优异的性能，如：高硬度、低密度、防弹、防爆、防毁伤、防火、低膨胀性、耐磨、防腐及耐高温、高隔热等。

碳化硼陶瓷具有超常强硬度、近乎恒定高温强度、强中子吸收能力、高弹性模量、高熔点、低膨胀系数等特点。是防毁伤材料中最佳材料选择。理论中碳化硼性能线性量化比为20wt%。但由于其熔点高达2400℃，且具有独特的结合健，属强金属、共价和离子型键相互作用, 使得其存在熔点高、烧结困难。现有碳化硼陶瓷应用于工程材料时同时存在烧结温度高、过高温度导致碳缺失从而影响理化性能导致不稳定，影响了它做为工程材料的可靠性和应用性。

发明内容

本发明为解决现有碳化硼陶瓷熔点高、烧结困难、理化性能不稳定，需要大幅降低烧结温度的技术问题，提供一种利用煤炭固废制备的碳化硼防毁伤陶瓷工程材料，所述防毁伤陶瓷工程材料与现有的功能陶瓷相比具有更优异的性能及更低的烧结温度及高硬度，低密度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种利用煤炭固废或铝矾土固废制备的碳化硼防毁伤陶瓷工程材料，其特征在于，由以下重量份配比的原料制备而成：助燃催化剂5-40份、氧化铝25-75份、碳化硼20-30份、增强剂1.5-3份；所述增强剂为高分子聚合物，所述助燃催化剂采用如下制备方法得到：

步骤一，选用同一煤田同一煤层固废原料若干份；

步骤二，将步骤一选用的若干份样品空间堆积，保持每份样品之间有间隙，将其送入平炉2h升温至850℃；

步骤三，将温度由850℃以300℃/h的速度升温至950℃，焙烧4～5h，自然降温；

步骤四，破碎步骤三降温后的样品，若发现存在未烧尽杂质，重复步骤一至步骤三；

步骤五，将步骤四破碎后的样品采用鄂式破、球磨或雷蒙磨将试样粉碎至100目；

步骤六，将步骤五所得样品使用火焰原子光谱吸收仪测定锂含量；

步骤七，选择步骤六样品中锂含量0.1%批次的原料直接细磨至325～1000目。

步骤八，按照8： 1～9：1的重量比在步骤七细磨后的原料中添加粒径相同的325目～1000目TiO₂粉末进球磨机球30min~1h，球磨比为10：1，制成粒径10～100纳米级粉料；

步骤九：将步骤八配好的粉料进天然气或CO直焰回转窑1100℃煅烧4h，制成所需的助燃催化剂。