[发明专利]一种高强抗热震抗氧化SiC/O’-Sialon复相陶瓷及其制备方法

说明书

一种高强抗热震抗氧化SiC/O’‑Sialon复相陶瓷及其制备方法，制备所述复相陶瓷的原料及各原料所占质量百分数为：SiC粉40％、α‑Si₃N₄粉30％、石英粉10％、α‑Al₂O₃粉5～10％、Y₂O₃粉3～5％、Sm₂O₃粉2～4％、ZrO₂粉1～10％，原料中加入粘结剂，所述粘结剂的质量为原料的5～10％。本发明制备的陶瓷材料的抗高温性能、抗氧化性能优良，抗热震性好，有效延长吸热系统的使用寿命。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，尤其涉及一种高强抗热震抗氧化SiC/O’-Sialon复相陶瓷及其制备方法。

背景技术

太阳能作为最理想的可再生能源，开发和利用太阳能的太阳能热发电技术是最具潜力的绿色发电方式，然而，太阳能的昼夜间断性和天气变化导致的不连续性也限制了太阳能热发电技术的应用。塔式太阳能热发电系统由于聚光比高、热力循环温度高、热损耗小、系统简单且效率高的特点得到世界各国的重视，是目前各国都在大力研究的先进的大规模太阳能热发电技术，作为塔式太阳能热发电核心的空气吸热器，其中的高温吸热体材料担负着接收太阳聚光能量，以及吸热换热的重要作用，影响着整个热发电系统的稳定性及效率的高低。

但是，由于塔式吸热器聚光能流密度不均匀性和不稳定性形成的吸热体局部热斑造成材料热应力破坏、空气流动稳定性差以及耐久性不高等问题，对于吸热材料的抗热震抗氧化性能有较高的要求。

目前对吸热材料的研究主要集中在机械性能、热性能和高温稳定性方面。如中国发明专利《铁尾矿基黑色太阳能吸热陶瓷及其制备方法》(CN110128105A)公开了一种以铁尾矿、四氧化三铁、氧化铝、二氧化硅、钾长石、钠长石为原料制备的太阳能吸热陶瓷材料，抗压强度95MPa，30次抗热震后表面无裂纹(室温～500℃)，但是没有测试高温抗氧化性能。中国发明专利《一种太阳能热发电用吸热材料》(CN106188758A)公开了一种以间苯二甲酸乙二醇酯、硬脂酸甘油酯、聚乙烯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、己酸、苯丁醇等为原料制备的太阳能发电用吸热材料，冲击强度达到了63.89MPa以上，热导率达到了102.12W/m^-1·K^-1，但是软化温度仅为370.8℃，耐高温性能有待提高。中国发明专利《一种应用于太阳能热发电系统的低成本太阳能陶瓷材料》(CN107162623A)公开了一种以硅化钛、氧化锂、氧化铌、氧化铝、氧化钠、氧化硼、氟化钡和氮化硼为原料制备的太阳能吸热陶瓷材料，具有抗热震能力强，高比表面和高热导率等特点，但其抗压强度仅有0.33MPa，其强度有待提高。因而迫切的需要开发具有抗高温氧化性好、抗热震性好、高强度的新型吸热体材料。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出高强抗热震抗氧化SiC/O’-Sialon复相陶瓷及其制备方法，具体技术方案为：

一种高强抗热震抗氧化SiC/O’-Sialon复相陶瓷，制备所述复相陶瓷的原料及各原料所占质量百分数为：SiC粉40％、α-Si₃N₄粉30％、石英粉10％、α-Al₂O₃粉5～10％、Y₂O₃粉3～5％、Sm₂O₃粉2～4％、ZrO₂粉1～10％，原料中加入粘结剂，所述粘结剂的质量为原料的5～10％。

进一步地，所述SiC粉为级配的SiC粉，其粗细的质量比为4：1。

进一步地，所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液，溶液中聚乙烯醇含量为5wt％。

一种高强抗热震抗氧化SiC/O’-Sialon复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：