一种新型三元复合粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于陶瓷材料技术领域，公开了一种新型三元复合粉体(Al

A new ternary composite powder and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种新型三元复合粉体及其制备方法和应用
本专利技术属于陶瓷材料
，更具体地，涉及一种新型三元复合粉体(Al4SiC4-Al4O4C-SiC)及其制备方法和应用。
技术介绍
含铝三元碳化物由于其耐高温性和耐化学性而受到关注，并且可以在高温下保持强度。据报道，其中最有前途的两种含铝三元碳化物为Al4SiC4和Al4O4C，这两种材料已成为其中两种最有前景的工程应用高温陶瓷，而且现已被用作耐火材料。Al4O4C是一种很有前景的抗氧化剂，其具有低密度、稳定温度高、抗氧化和抗水化性能好的特性，而Al4SiC4具有高熔点、低密度、相对高韧性、高抗压强度、在高温下具有出色的抗氧化和水合作用等显着特性，在Al4SiC4表面形成的保护层能提高其抗氧化性，Al4SiC4能有效促进SiC晶粒细化。但实际应用中由于制造高纯度Al4SiC4样品困难以及含有副产物水性差的Al4C3，限制了Al4SiC4的应用。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术目的在于提供一种新型三元复合粉体(Al4SiC4-Al4O4C-SiC)。本专利技术另一目的在于提供上述Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体的制备方法。本制备工艺过程简单、成本低、易于实现工业化生产，粉体纯度和粒径可控。本专利技术再一目的在于提供上述Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种新型三元复合粉体，所述三元复合粉体的分子式为Al4SiC4-Al4O4C-SiC，是先将Si粉、Al粉和C粉混合，加入溶剂进行搅拌、超声、干燥后得到混合粉体；然后将混合粉体干压后再冷等静压制成的坯体，在具有氧分压的保护气氛下，再将上述坯体升温至1500～1800℃煅烧，经研磨过筛后制得。优选地，所述Si粉、Al粉和C粉的摩尔比为1：(3～5)：(3～5)。优选地，所述Al4SiC4-Al4O4C-SiC的粉体中的Al4SiC4的粒径为0.1～10μm；Al4O4C的粒径为0.1～10μm；SiC粒径为0.01～1μm，所述Al4SiC4-Al4O4C-SiC粉体的纯度为95～99.9％。优选地，所述溶剂为乙醇、丙酮、甲醇或丁醇中的一种以上。优选地，所述保护气氛为N2或Ar，所述氧分压的氧摩尔百分比为0.1～5％。优选地，所述搅拌的时间为10～30min，所述煅烧的时间为0.5～3h，所述冷等静压的压力为100～300MPa，所述冷等静压的压力为100～300MPa，所述冷等静压的保压时间为1～30min，所述升温至1500～1800℃的速率为5～20℃/min。所述新型三元复合粉体制备方法，包括如下具体步骤：S1.将Si粉、Al粉和C粉混合，经磁力搅拌、超声、干燥后得到混合粉体；S2.将混合粉体模压后的坯体放入石墨坩埚中，然后将混合粉体干压后再冷等静压制成的坯体，在具有氧分压的保护气氛下，以5～20℃/min的速率升温至1500～1800℃保温0.5～3h，研磨后过筛，制得Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体。所述新型三元复合粉体在熔融金属熔炼的多孔陶瓷领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术通过原位合成Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体，不仅可以实现三元复合粉体的均匀分布，Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体中的Al4SiC4可显著细化SiC晶粒，使得细晶SiC弥散分布于该三元复合粉体中。该复合粉体作为原料在制备该体系的多孔陶瓷时，多孔陶瓷的抗弯强度得到显著提升。2.本专利技术由于Al4SiC4和Al4O4C结合在热表面上形成一层六铝酸钙(CA6)展现了良好的抗熔渣性，Al4SiC4和Al4O4C粉体的复合具有非常好的抗氧化、抗高温以及抗熔渣侵蚀等性能，而SiC作为硬质相，不仅具有较高的硬度，而且具有较好的耐腐蚀、抗高温等性能，因此，SiC在Al4SiC4-Al4O4C粉体中弥散分布可显著改善复合粉体制备多孔陶瓷的性能，使得Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体具有非常大的工业应用价值，尤其在熔融金属熔炼的多孔陶瓷领域。3.本专利技术将Si粉、Al粉和C粉为原料，经过磁力搅拌和超声使粉末充分混合，经过煅烧后生成Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体。通过该原位合成方法可调控制得的Al4SiC4-Al4O4C-SiC的粉体纯度和粒径，并不含耐水性差的Al4C3。4.本专利技术通过原位合成Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体的原料成本低，来源广泛，易于工业生产。附图说明图1为实施例1中Al4SiC4-Al4O4C-SiC粉体的XRD图谱。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例11.以Al(粉末的纯度99.9％，粒径3μm)、Si(粉末的纯度99.9％，粒径1μm)粉末与碳黑(纯度99.9％，粒径1μm)为原料，其中Al：Si：C的摩尔比为4:1:4，以乙醇为溶剂，在磁力搅拌下进行10min混合，再进行10min超声分散，经旋转蒸发、干燥后获得混合粉体。2.将混合粉末用3MPa的压力模压2min后，继续在冷等静压进行200MPa保压5min后，将坯体放入石墨坩埚中，以15℃/min的速率升温至1700℃保温1h，保护气氛为氩气，保护气氛中氧含量为1％，热处理得到的复合粉体经研磨后过筛，获得Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉末.本实施例制得的Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体的物相如图1所示，从图1可知，制备得到粉体主相为Al4SiC4，除此之外，主要为Al4O4C和SiC相，首次实现了Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉体的合成。本实施例制得的Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉末中Al4SiC4的粒径为1μm，Al4O4C的粒径为1μm，SiC的粒径为0.1μm，所述Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉末的纯度为99％。实施例2以Al(粉末的纯度99.9％，粒径0.1μm)、Si(粉末的纯度99.9％，粒径0.1μm)粉末与无定型碳(纯度99.9％，粒径0.1μm)为原料，将Al：Si：C的摩尔比为4.5:1:4按照实施例1进行混合，混合粉末成型后，以5℃/min的速率升温至1500℃保温0.5h，保护气氛为氩气，保护气氛中氧含量为0.1％，热处理得到的复合粉体经研磨后过筛，获得Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉末。本实施例制得的Al4SiC4-Al4O4C-SiC三元复合粉末中Al4SiC4的粒径为0.1μm，Al4O4C的粒径为0.1μm，SiC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型三元复合粉体，其特征在于，所述三元复合粉体的分子式为Al

【技术特征摘要】
1.一种新型三元复合粉体，其特征在于，所述三元复合粉体的分子式为Al4SiC4-Al4O4C-SiC，是先将Si粉、Al粉和C粉混合，加入溶剂进行搅拌、超声、干燥后得到混合粉体；然后将混合粉体干压后再冷等静压制成坯体，在具有氧分压的保护气氛下，再将上述坯体升温至1500～1800℃煅烧，经研磨过筛后制得。


2.根据权利要求1所述的新型三元复合粉体，其特征在于，所述Si粉、Al粉和C粉的摩尔比为1：(3～5)：(3～5)。


3.根据权利要求1所述的新型三元复合粉体，其特征在于，所述复合粉体中的Al4SiC4的粒径为0.1～10μm；Al4O4C的粒径为0.1～10μm；SiC粒径为0.01～1μm，所述复合粉体的纯度为95～99.9％。


4.根据权利要求1所述的新型三元复合粉体，其特征在于，所述溶剂为乙醇、丙酮、甲醇或丁醇中的一种以上。


5.根据权利要求1所述的新型三元复合粉体，其特征在于，所述Al粉、Si粉和C粉的纯度均为95～99％，所述Al粉、Si粉和C粉的粒径均为0.01～10μm。


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【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟明，袁进豪，吴利翔，牛文彬，詹创添，朱林林，林华泰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44