[发明专利]高致密、低气孔率氮化硅-碳化硅－氧化物系统耐火材料

说明书

本发明涉及氮化硅-碳化硅-氧化物系统耐火材料，更确切地说是有关高致密、低气孔率的耐火材料，属于氮化硅结合的碳化硅基耐火材料领域。

随着钢铁工业、冶金技术的飞速发展，对耐火材料的要求也日益苛刻，以往传统的氧化物耐火材料不但在耐火度而且在抗热震要求方面不能满足要求，往往为提高第一热震系数而不得不采取降低密度增加气孔率方法，然而这又产生耐火材料抗渗透性降低和使用中大量剥落，不利于钢的性能提高。例如，传统的氧化物系统的耐火材料，为了保证优良的抗热震性一般保持20％左右的气孔率，不但使强度降低而且易受钢水的侵蚀。

当前，以碳化硅作为一种耐火材料的基体已被广泛应用，不同工艺制备的碳化硅基耐火材料性能如表1所示。

表1各种工艺制备的SiC基耐火材料基本物性

从表1可知，七十年代兴起的氮化硅结合的碳化物耐火材料气孔率也高达15％。为此，如何充分发挥Si₃N₄、SiC等非氧化物材料的高导热性以及优良的抗热震性，在不降低第一热震系数的前提下，进一步提高致密度、降低气孔率，提高材料抗钢水的渗透能力，已成为当务之急迫切需解决的问题。

本发明的目的在于提供一类氮化硅-碳化硅-氧化物组成的耐火材料，它具有高致密、低气孔率的特征。具体地说，本发明提供的耐火材料，具体组份(wt％)为：

     Si₃N₄  10-30

     SiC     50-80

     Al₂O₃  1-15

     Y₂O₃   2-10

本发明的具体实施是SiC、Y₂O₃、Al₂O₃和Si粉，按一定组份比例添加粘结剂(如多聚乙二醇，树脂，加入量为3-5wt％)比例混合和均匀，然而按一般陶瓷工艺成型，再氮化(1360-1420℃)最后重烧结而成。

由本发明提供的工艺制备的氮化硅-碳化物-氧化物耐火材料其基本物性列于表2。

表2氮化硅-碳化硅--氧化物耐火材料基本物性

密度(g/cm³)        2.80-2.90

气孔率(％)          3～5

抗弯强度(MPa)       90-120

第一热震系数(Rst)   63～70

作为本发明实施例具体组份及性能列于表3。由表2、表3可见，本发明提供的氮化硅-碳化硅-氧化物耐火材料，具有强度高、高致密、低气孔且第-热震系数又优于一般的氮化物结合的碳化硅，且制作工艺简单，成本低、重复性好等优点。

                表3  实施例

编  号    1*      2      3组成(wt％) SiC           Si3N4           Al2O3           Y2O3密度g/cm³抗弯强度MPa气孔率％    60      55     70    20      18     15    10      20     10    10      7      5    2.58    2.84   2.82    94      96     121    12      4.2    4.8

*未经1800℃重烧结。