一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法。其技术方案是：以粒径为1

【技术实现步骤摘要】
一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法


[0001]本专利技术属于无机非金属材料
尤其涉及一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法。

技术介绍

[0002]增压锅炉耐火砖衬使用环境十分恶劣，耐火砖承受骤冷骤热的剧烈温度波动，再加上锅炉在使用中频繁的变负荷工作，产生极大的热应力，导致材料的损坏,可直接引起锅炉的故障，进而使整个船舶丧失动力。因此，炉衬材料性能直接影响着船用动力装置的安全可靠性。氮化硅结合碳化硅耐火材料制品具有优异的抗酸碱侵蚀、抗热震、耐冲刷等高温使用性能，被广泛应用于冶金、化工等耐热、耐磨等使用环境中。然而经过长期应用的实际效果来看，Si3N4结合SiC材料在服役中存在抗冲击性能差、氧化较严重等关键应用问题，严重影响了耐火制品的使用寿命和设备的正常运转。提高Si3N4结合SiC制品的抗热冲击能力和抗氧化性能力是该类耐火材料的重要优化方向。
[0003]MoSi2具有熔点高（2030℃）、电热传导性良好，高温抗氧化性能优异等优点，而且 MoSi2与 SiC 具有很好的物理和化学相容性，特别是MoSi2在1000℃以上具有金属般的软塑性，能大大缓冲高温下材料的热应力。因此，本专利技术主要是在Si3N4结合SiC材料中以不同的方式和比例引入MoSi2，改善提高了材料的高温抗热冲击性和高温抗氧化性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是针对Si3N4结合SiC材料在服役中存在抗冲击性能差、氧化较严重等问题，采用引入第三相二硅化钼的方式，优化材料的配比，采用引入二硅化钼颗粒或细粉、颗粒和细粉共同引进三种不同方式调控材料结构，制备的材料具有较好的抗氧化和抗热冲击能力。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料主要原料为碳化硅颗粒和细粉、二硅化钼颗粒和细粉、金属硅粉；并采用水溶性树脂做结合剂；其特征在于：原料的质量百分比为：15~30%粒径为1
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3mm的碳化硅颗粒，15~25%粒径为0
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1mm的碳化硅颗粒，10~20%粒径小于0.062mm的碳化硅细粉，10~20%的粒径为1
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3mm的二硅化钼颗粒，5
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15%的粒径小于0.062mm的二硅化钼细粉，5
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15%的粒径小于280目的金属硅粉和2~6%的水溶性树脂；碳化硅颗粒和二硅化钼颗粒为骨料；按照上述成分及适当的含量，先将所述骨料、水溶性树脂在轮碾机中混合均匀，随后加入所述原料中提前混合好的细粉，将其在轮碾机中充分搅拌，混合料经捆料处理后；而后在摩擦压砖机上机压成型；首先将坯体在110℃下干燥24h，然后在1400~1450℃氮气气氛下保温3~6h热处理，即可制得抗热冲击、抗氧化性良好的Si3N4结合SiC耐火材料。
[0006]所述碳化硅颗粒的SiC含量大于98.0%。
[0007]所述碳化硅细粉中SiC含量大于98.0%
所述二硅化钼颗粒中MoSi2含量大于98.0%。
[0008]所述二硅化钼细粉中MoSi2含量大于98.0%。
[0009]所述金属硅粉中Si含量大于98.0%。
[0010]所用结合剂为水溶性树脂。
[0011]使用上述技术方案，与文献报道的熔渗法原位合成二硅化钼不同，本专利技术直接加入预合成的二硅化钼颗粒或粉料，可以直接加入处理后的使用过的硅钼棒作为原料，实现了废料回收本，响应了可持续发展的理念；该专利技术有以下优点：引入预合成的第二相二硅化钼，可以有效提高Si3N4结合SiC耐火材料的抗氧化能力，有效缓解了材料在使用过程中快速氧化造成的结构破坏。
[0012]2、二硅化钼在1000℃以上成金属般的软塑性，利用该性能，可以提高Si3N4结合SiC耐火材料的高温塑性，从而改善材料的抗热冲击性能。
实施方式
[0013]以下结合具体实施方式对本专利技术作进一步描述。
[0014]实施例1：一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，其原料组成及重量份为：30%粒径为1~3mm的碳化硅颗粒，15%粒径为0~1mm的碳化硅颗粒，20%粒径≤0.062mm的碳化硅细粉，15%粒径为1~3mm的二硅化钼颗粒，10%粒径≤0.062mm的二硅化钼细粉，10%金属硅粉，4%的水溶性树脂。
[0015]实施例2：一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，其原料组成及重量份为：25%粒径为1~3mm的碳化硅颗粒，20%粒径为0~1mm的碳化硅颗粒，25%粒径≤0.062mm的碳化硅细粉，10%粒径为1~3mm的二硅化钼颗粒，10%粒径≤0.062mm的二硅化钼细粉，10%金属硅粉，4%的水溶性树脂。
[0016]实施例3：一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，其原料组成及重量份为：25%粒径为1~3mm的碳化硅颗粒，20%粒径为0~1mm的碳化硅颗粒，25%粒径≤0.062mm的碳化硅细粉，20%粒径为1~3mm的二硅化钼颗粒，10%金属硅粉，4%的水溶性树脂。
[0017]实施例4：一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，其原料组成及重量份为：25%粒径为1~3mm的碳化硅颗粒，20%粒径为0~1mm的碳化硅颗粒，25%粒径≤0.062mm的碳化硅细粉，20%粒径≤0.062mm的二硅化钼细粉，10%金属硅粉，5%的水溶性树脂。
[0018]实施例5：一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，其原料组成及重量份为：20%粒径为1~3mm的碳化硅颗粒，15%粒径为0~1mm的碳化硅颗粒，20%粒径≤0.062mm的碳化硅细粉，20%粒径为1~3mm的二硅化钼颗粒，15%粒径≤0.062mm的二硅化钼细粉，10%金属硅粉，4%的水溶性树脂。
[0019]按照上述成分及适当的含量，先将所述骨料、结合剂在轮碾机中混合均匀，然后加入所述原料的提前混合均匀的细粉，将其在轮碾机中充分搅拌均匀，适当捆料。而后在摩擦压砖机上机压成型。首先将生坯在110℃下干燥24h，在1400~1450℃氮气气氛下保温3~6h热处理，即可制得抗热冲击、抗氧化性良好的的Si3N4结合SiC耐火材料。该种耐火材料经过相关性能测试，热震稳定性高，水冷热震在20次以上，高温氧化失重率大幅度下降。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料的制备方法，抗热冲击、抗氧化Si3N4结合SiC耐火材料主要原料为碳化硅颗粒和细粉、二硅化钼颗粒和细粉、金属硅粉；并采用水溶性树脂做结合剂；其特征在于：原料的质量百分比为：15~30%粒径为1
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3mm的碳化硅颗粒，15~25%粒径为0
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1mm的碳化硅颗粒，10~20%粒径小于0.062mm的碳化硅细粉，10~20%的粒径为1
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3mm的二硅化钼颗粒，5
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15%的粒径小于0.062mm的二硅化钼细粉，5
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15%的粒径小于280目的金属硅粉和2~6%的水溶性树脂；碳化硅颗粒和二硅化钼颗粒为骨料；按照上述成分及适当的含量，先将所述骨料、水溶性树脂在轮碾机中混合均匀，随后加入所述原料中提前混合好的细粉，将其在轮碾机中充分搅拌，混合料经捆料处理后；而后在摩擦压砖机上机压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，刘鹏程，王来稳，杜鹏辉，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：