[发明专利]一种Cr2

说明书

本发明涉及一种Cr₂AlC结合碳化硅耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以45～89wt％的碳化硅、6.2～30.1wt％的三碳化七铬粉、2.6～12.9wt％的二碳化三铬粉和2.2～12wt％的铝粉为原料，外加所述原料3～9wt％的结合剂，搅拌均匀，在100～300MPa条件下压制成型，再于105～115℃条件下干燥10～48小时；然后在惰性气氛中以2～10℃/min的速率升温至1100～1300℃，保温2～6小时，随炉冷却至室温，制得Cr₂AlC结合碳化硅耐火材料。本发明具有节约能源、生产成本低和生产周期短的特点，所制备的Cr₂AlC结合碳化硅耐火材料抗氧化性能优良、强度高、抗热震性好、抗侵蚀性优异和使用寿命长。

技术领域

本发明属于碳化硅耐火材料技术领域。具体涉及一种Cr₂AlC结合碳化硅耐火材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)材料在长期使用过程中容易被氧化，当O₂分压低于10^-4Pa时，SiC被氧化为气相SiO；当O₂分压高于10^-4Pa时，SiC氧化产物为SiO₂。虽然SiO₂保护膜可以阻止氧化，但当氧化温度在1473K以上时，SiO₂在高温下转化为方石英，发生体积膨胀，使氧化膜的结构破坏，产生裂纹，进而导致材料内部的氧化，严重影响了SiC材料的使用寿命。此外，SiC具有很强的共价键特性，其断裂韧性较差，且要在2273K以上的温度才能完全烧结，因此在实际生产中直接通过烧结制备SiC材料比较困难，通常需加入第二相(结合相)来获得致密的碳化硅耐火制品。以碳化硅为主要原料的耐火制品，按结合相种类可将其分为：氧化物结合碳化硅(粘土结合碳化硅、莫来石结合碳化硅、氧化硅结合碳化硅)、氮化物结合碳化硅(氧氮化硅结合碳化硅、氮化硅结合碳化硅、塞隆(Sialon)结合碳化硅)和自结合碳化硅等几种。然而，氧化物结合碳化硅耐火材料由于氧化物在高温条件下易发生蠕变而无法在高温下使用；氮化物结合碳化硅耐火材料工艺复杂，生产成本较高，且结合相与碳化硅之间存在着热失配而缩短其使用寿命；自结合碳化硅耐火材料的合成温度高，生产成本高，能源消耗较大。

碳化硅质耐火材料虽已广泛应用于炼铁高炉、垃圾焚烧炉、大型煤粉炉、循环硫化床锅炉、铝电解槽、陶瓷窑具等高温领域，但其在抗氧化性、抗热震性、抗侵蚀性等方面仍有待提高。Cr₂AlC兼具金属和陶瓷的优良性能，具有良好的力学性能、优异的抗氧化性、良好的热学稳定性和耐腐蚀等特性，但其制备工艺仍有待完善。“一种高纯度Cr₂AlC陶瓷粉体的制备方法”(CN 104496477 A)专利技术，虽制得Cr₂AlC粉体。但该方法成本较高，过程繁杂，且生产周期较长，能耗高，此外采用粉体进行烧结，反应不均匀，Cr₂AlC层状结构不明显。另外，“一种Cr₂AlC改性的自愈合碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法”(CN 108585907 A)专利技术，以Cr₂AlC粉体和碳化硅纤维织物为主要原料，制得Cr₂AlC改性的碳化硅陶瓷基复合材料。但该专利采用熔融硅渗透(MI)工艺制备碳化硅陶瓷，合成温度较高，工艺过程繁琐，能耗高，且陶瓷制品结构致密，热震稳定性较弱。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的不足，目的是提供一种节约能源、生产成本低和生产周期短的Cr₂AlC结合碳化硅耐火材料的制备方法。用该方法制备的Cr₂AlC结合碳化硅耐火材料抗氧化性能优良、强度高、抗热震性好、抗侵蚀性优异和使用寿命长。