CN101337819A - 碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅/氧化铝－氧化钙核壳结构纳米复合粉体，以工程陶瓷用碳化硅颗粒为核，表面包覆纳米厚度的氧化铝－氧化钙组成为壳的纳米复合粉体；本发明还公开了制备该纳米复合粉体的方法；同时公开了该纳米复合粉体在蜂窝陶瓷制备中的应用，以该纳米复合粉体为骨料，可在远低于碳化硅重结晶温度的温度和特定氮气氛工艺条件下，获得以Ca－α－塞隆陶瓷相为碳化硅颗粒骨料结合相的碳化硅质蜂窝陶瓷产品。本发明制得的碳化硅质蜂窝陶瓷产品，以Ca－α－塞隆陶瓷相为碳化硅颗粒骨料的结合相，具有烧结低温低、强度高、耐高温性能优良等优点。
Description
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体及其制备方法和在蜂窝陶瓷材料中的应用。
背景技术
柴油车具有大功率和高燃烧效率等优点，但其排放尾气中含有大量的含碳颗粒易造成环境污染，更易对人类健康形成严重成胁，因此，需要开发能够高效去除尾气中含碳颗粒的柴油车尾气颗粒捕集器(Diesel ParticulateFilter，简称DPF)用多孔蜂窝陶瓷材料。
DPF一般采用壁流式蜂窝陶瓷过滤器结构；材料方面，虽然已经研究报道了非常多的材料品种，但是目前为止，实际应用材料主要有堇青石材质和纯碳化硅材质两大类。前者具有孔隙率高、热膨胀系数低和抗热冲击特性突出等优点，广泛用于汽车尾气用催化剂载体，不过堇青石的低共熔点(1350℃)和热导率低，耐热性能不高，目前还不能用于与欧IV标准相当的国IV标准的DPF系统。另一方面，纯碳化硅质蜂窝陶瓷具有耐热性高、热传导率高等优点，采用重结晶技术烧结制造的纯碳化硅质柴油车DPF已经量产并投放市场，目前这类重结晶碳化硅质蜂窝陶瓷制造温度高(2250℃)，制造专利被日本Ibiden和NGK等公司垄断。目前，有关于其它材料作为第二相结合碳化硅的研发工作，如中国专利申请CN1800097公开了一种碳化硅-堇青石复合多孔陶瓷及其制备方法，不过堇青石的低共熔点(1350℃)和热导率低问题仍将是限制这类复合陶瓷蜂窝材料的高温使用性能的技术瓶颈。
从节能降耗和新技术研发需求来看，有必要从原料着手，开发新型的碳化硅原料改性制备技术和配套的蜂窝陶瓷产品烧结关键技术，在突破重结晶碳化硅的组成和烧结温度范围，显著降低碳化硅蜂窝陶瓷烧结温度的条件下，同时获得蜂窝陶瓷耐热性和强度等指标符合柴油车尾气过滤苛刻要求的碳化硅质蜂窝陶瓷产品。
α-塞隆陶瓷是一类衍生自α-Si3N4晶体结构、通过部分Si4+被Al3+取代并在结构间隙位置引入Mg、Ca、Y、Ln系金属元素补偿电荷平衡得到的填隙型固溶体，系等轴结构，具有如下的化学通式：MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n，其中，M＝Mg、Ca、Y、Ln系等填隙金属离子(Chen I-W，Rosenflanz A；Nature，1997，389，p.701)。纯α-塞隆相陶瓷材料一般通过在氮气保护条件下将MOy-AlN-Si3N4体系加热到高温直接反应获得。α-塞隆陶瓷具有突出的高温热学和机械力学性能，是一大类优良的高温结构材料。如果能够在较低温度下制备Ca-α-塞隆相，并将它作为第二相将蜂窝陶瓷的碳化硅骨料高强度地结合，则能同时解决碳化硅蜂窝陶瓷的低温烧结和高温性能不劣化两方面的问题。
发明内容
本发明提供了一种碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体及其制备方法，该方法可以获得纳米厚度的氧化铝-氧化钙包覆层，包覆厚度和组成可以通过包覆工艺条件和次数进行调节。
本发明还提供了一种采用本发明方法生产的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体的碳化硅蜂窝陶瓷产品应用，该蜂窝陶瓷产品中碳化硅骨料颗粒的结合相为在特定氮气氛条件下烧结获得的高强度结合、耐高温性能优良的Ca-α-塞隆陶瓷相。
一种碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体，是以碳化硅为核，表面包覆纳米厚度的氧化铝和氧化钙为壳的核壳结构颗粒，其组成为：SiC+x(yAl2O3，(1-y)CaO)，0.01＜x＜0.6，0.2＜y＜0.8，x为占SiC的重量比，y为以Al2O3和CaO总重量为基准，Al2O3所占的重量比。所述的碳化硅为平均粒径0.5-40微米的工程陶瓷用碳化硅颗粒，所述的氧化铝和氧化钙壳层总厚度为20-100纳米。
所述的纳米复合粉体通过沉淀法制备，经不同厚度的铝壳层包覆、不同厚度的钙壳层包覆、热处理等步骤处理而得，具体工艺步骤包括：
(1)铝壳层包覆制备与热处理：将SiC原料和铝源原料Al(NO3)3·9H2O，用水作为稀释介质配制成均匀的悬浮液，SiC原料、水和铝源原料的重量比为：10∶30-50∶1-3；向悬浮液中加入pH值调节剂氨水，控制pH值在4.0-7.0，优选5.0-6.0，反应10-30分钟后压滤，优选反应15-25分钟，并用水清洗沉淀物1-2次，清洗后的沉淀物在烘箱中70-110℃干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在150-400℃下热处理0.5-1.5小时，优选热处理温度为200-300℃，获得1次包覆铝壳层的产物；重复包覆过程0-2次，获得不同铝壳层包覆厚度的中间产物；
该步骤中使用的SiC原料是工程陶瓷用原料，平均粒径在0.5-40微米范围内，经过厂家处理后的工程陶瓷用的碳化硅原料，杂质含量低，比如恩平广锋碳化硅有限公司生产的碳化硅原料；铝源原料Al(NO3)3·9H2O采用工业级或化学纯，采用工业级原料可以降低成本。
(2)钙壳层包覆制备与热处理：在搅拌条件下，用水作为稀释介质，将钙源原料CaCl2加入到步骤(1)所得到中间产物溶液中，配制成均匀的悬浮液，包覆铝层的碳化硅中间产物、水和钙源原料用量控制在如下重量比例范围内：10∶30-50∶0.5-2；加入pH值调节剂NaOH溶液，控制pH值在11.0-13.5，优选11.5-13，反应5-20分钟后压滤，优选反应7-15分钟，并用水清洗沉淀物1-2次，清洗后的沉淀物在在烘箱中70-110℃干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在500-800℃下热处理0.5-2小时，优选热处理温度为550-700℃，获得1次包覆钙壳层的产物；重复包覆过程0-2次，获得不同钙壳层包覆厚度的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。该步骤中使用的钙源原料CaCl2采用工业级或化学纯。
一种采用上述碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体的碳化硅蜂窝陶瓷产品，将采用挤压成型的蜂窝陶瓷坯体在高温烧成时，可在比传统碳化硅重结晶温度(一般为2250℃以上)低至少600℃的温度、特定氮气氛工艺条件下，通过表面包覆的氧化铝-氧化钙壳层的碳化和氮化反应，在碳化硅颗粒之间形成以Ca-α-塞隆陶瓷相为特征物相的均匀分布高强度结合物相。其关键工艺步骤和特征在于：
(1)以本发明得到的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体颗粒作为蜂窝陶瓷骨料制备蜂窝陶瓷素坯，其中平均粒径8-40微米的大颗粒骨料与平均粒径0.5-8微米的小颗粒骨料的重量比例为80-95∶5-20，骨料表面包覆的纳米尺度的氧化铝-氧化钙壳层起到烧结助剂的作用；
蜂窝陶瓷素坯的制备工艺采用通用的工艺，如采用通用的甲基纤维素、水、油体系和常规挤出成型工艺，一种典型的配方工艺条件的各组分的重量份数比为，碳化硅骨料∶甲基纤维素∶水∶桐油＝100∶5-12∶15-25∶7-14；将上述原料在搅拌机中均匀混合，用真空练泥机练泥，陈腐1-2天后，用真空挤出机将塑性泥料挤出成型，经微波干燥，获得干燥定型的蜂窝陶瓷素坯；
(2)采用特定的氮气氛烧结工艺进行高温烧结：将上述挤出成型素坯放入氮气氛烧结炉中，在加热前抽真空并充入氮气，用5-15℃/min升温到600-900℃，保温0.5-3小时；继续通氮气保护，用10-20℃/min分钟升温到1400-1600℃，保温1-5小时；然后，用15-30℃/min降温到800℃；随后停止加热和通气，冷却到室温。
在高温和特定氮气氛工艺条件下，有机成型剂部分转化为碳化反应的碳颗粒原料，并与碳化硅颗粒表面存在的氧化硅(一般含量在1wt％左右)、包覆的纳米厚度氧化铝-氧化钙体系起碳化和氮化反应，形成以Ca-α-塞隆陶瓷相为晶界结合相，将碳化硅颗粒高强度地连接起来，由于表面-氧化铝-氧化钙含量有限，加上碳化硅颗粒之间还没有达到重结晶反应(2250℃以上)温度，因此颗粒之间反应形成Ca-α-塞隆相不影响由碳化硅骨料颗粒堆积形成的微米孔骨架结构的尺寸大小和分布特性。这样通过纳米厚度的氧化铝-氧化钙包覆层和特定工艺，同时解决了兼顾蜂窝陶瓷碳化硅骨料颗粒之间的高强度结合以及维持骨料颗粒堆积微孔尺寸和分布特性两方面的难题，保证最终产品为具有较高强度和适宜微孔分布的碳化硅质蜂窝陶瓷产品。
本发明采用沉淀法将形成Ca-α-塞隆陶瓷相需要的氧化铝-氧化钙组成包覆在工程陶瓷用碳化硅颗粒表面，通过铝层和钙层包覆次数调节碳化硅表面包覆物质的厚度与组成；然后在比碳化硅重结晶温度低至少600℃的温度与特定气氛条件下，包覆组成与碳化硅颗粒表面存在的氧化硅反应形成Ca-α-塞隆相，通过反应形成的Ca-α-塞隆陶瓷相将碳化硅颗粒高强度地结合。
本发明提供的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体及其制备方法为获得在较低温度下制备高强度结合和优良耐高温性能的碳化硅基蜂窝陶瓷提供了一种有效的技术路线，与目前国内外研究和使用的碳化硅基蜂窝陶瓷制备方法及产品相较，具有以下特点：
(1)通过碳化硅核-纳米壳结构与组成的设计，提供了一类新型的碳化硅蜂窝陶瓷用改性碳化硅原料及其制备技术。这类新型的碳化硅蜂窝陶瓷用改性碳化硅原料克服了传统固相混料的粗放工艺带来的组成不均匀等一系列问题，并同时解决了后续高温烧结过程的降低烧结温度、提供高强度结合相、维持碳化硅高温性能不劣化等传统固相混料的粗放工艺不能解决的技术难点。
(2)与传统重结晶技术制备的纯碳化硅蜂窝陶瓷相比较，在维持碳化硅的耐高温性能前提下，具有制备温度低，能耗显著下降的优点。
(3)与采用堇青石等氧化物第二相结合碳化硅蜂窝陶瓷相比较，在两者制备温度相近的前提下，因Ca-α-塞隆相具有的优良耐高温性能，所制备的Ca-α-塞隆相结合碳化硅蜂窝陶瓷具有材料耐高温性能显著提高的优点。
附图说明：
图1为蜂窝陶瓷断面的FE-SEM电镜图；
图2为蜂窝陶瓷晶粒的能谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
分别取平均粒径为25微米的大颗粒碳化硅骨料和平均粒径为2微米的小颗粒碳化硅骨料各10公斤，采用以下相同的工艺条件包覆氧化铝和氧化钙壳层。
称取10公斤SiC原料，1.5公斤氧化铝源原料Al(NO3)3·9H2O，40公斤水，在搅拌条件下配制成均匀的悬浮液。然后，缓慢向悬浊液中加入pH值调节剂氨水，控制溶液pH值在5.5，沉淀反应约20分钟，之后将反应液压滤并用水清洗沉淀物1次，沉淀产物在烘箱中于100℃下干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在280℃下热处理1小时，获得1次包覆铝壳层的产物；将上述产物再重复包覆过程1次，得到包覆了2层氧化铝层的中间产物。
然后将上述产物进行钙层包覆，称取包覆2次氧化铝壳层的碳化硅中间产物10公斤，水35公斤，0.75公斤CaCl2，配制成均匀的悬浮液。搅拌条件下缓慢向溶液中加入pH值调节剂NaOH溶液，控制溶液pH值在12，反应约10分钟；然后将反应液压滤并用水清洗沉淀物1次。沉淀物在100℃下在烘箱中干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在600℃下热处理1小时，获得1次包覆钙壳层的产物。重复包覆过程1次，获得包覆2层氧化铝、2层氧化钙的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。
称取由平均粒径为25微米的大颗粒碳化硅骨料制备的核壳结构纳米复合粉体9公斤，平均粒径为2微米的小颗粒碳化硅骨料制备的核壳结构纳米复合粉体1公斤，甲基纤维素0.75公斤，水2公斤，桐油1公斤，将上述原料在搅拌机中均匀混合、用真空练泥机练泥、陈腐1-2天，用真空挤出机将塑性泥料挤出成型，经微波干燥，获得干燥定型的蜂窝陶瓷素坯。将上述挤出成型素坯放入气氛烧结炉中，抽真空并充入氮气保护，用10℃/min分钟升温到800℃，保温1小时；继续充氮气保护，用10℃/min分钟升温到1500℃，保温3小时；之后，用20℃/min降温到800℃；随后关掉加热电源和气阀，随炉冷却到室温。得到由包覆2层氧化铝、2层氧化钙的核壳结构纳米复合粉体为原料制备的Ca-α-塞隆相结合的碳化硅质蜂窝陶瓷，平均大孔孔径在13微米左右。
实施例2
分别取平均粒径为35微米的大颗粒碳化硅骨料和平均粒径为3微米的小颗粒碳化硅骨料各10公斤，采用与实施例1相同的氧化铝和氧化钙包覆工艺条件，获得包覆2层氧化铝、2层氧化钙的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。采用与实施例1相同的挤出成型配方获得干燥素坯，将上述挤出成型素坯放入气氛烧结炉中，抽真空并充入氮气保护，用10℃/min分钟升温到800℃，保温1小时；继续充氮气保护，用10℃/min分钟升温到1525℃，保温3小时；之后，用20℃/min降温到800℃；随后关掉加热电源和气阀，随炉冷却到室温。得到由包覆2层氧化铝、2层氧化钙的核壳结构纳米复合粉体为原料制备的Ca-α-塞隆相结合的碳化硅质蜂窝陶瓷，平均大孔孔径在17微米左右。
实施例3
分别取平均粒径为25微米的大颗粒碳化硅骨料和平均粒径为2微米的小颗粒碳化硅骨料各10公斤，采用与实施例1相同的氧化铝和氧化钙包覆工艺条件，氧化铝包覆层数1层，氧化钙包覆层数为3层，获得包覆1层氧化铝、2层氧化钙的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。采用与实施例1相同的挤出成型配方获得干燥素坯，将上述挤出成型素坯放入气氛烧结炉中，抽真空并充入氮气保护，用10℃/min分钟升温到850℃，保温1.5小时；继续充氮气保护，用10℃/min分钟升温到1500℃，保温5小时；之后，用20℃/min降温到800℃；随后关掉加热电源和气阀，随炉冷却到室温。得到由包覆1层氧化铝、3层氧化钙的核壳结构纳米复合粉体为原料制备的Ca-α-塞隆相结合的碳化硅质蜂窝陶瓷，平均大孔孔径在1 3微米左右。
实施例4
分别取平均粒径为25微米的大颗粒碳化硅骨料和平均粒径为2微米的小颗粒碳化硅骨料各10公斤，采用与实施例1相同的氧化铝和氧化钙包覆工艺条件，氧化铝包覆层数3层，氧化钙包覆层数为1层，获得包覆3层氧化铝、1层氧化钙的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。采用与实施例1相同的挤出成型配方获得干燥素坯，将上述挤出成型素坯放入气氛烧结炉中，抽真空并充入氮气保护，用10℃/min分钟升温到800℃，保温1小时；继续充氮气保护，用10℃/min分钟升温到1475℃，保温2小时；之后，用20℃/min降温到800℃；随后关掉加热电源和气阀，随炉冷却到室温。得到由包覆3层氧化铝、1层氧化钙的核壳结构纳米复合粉体为原料制备的Ca-α-塞隆相结合的碳化硅质蜂窝陶瓷，平均大孔孔径在13微米左右。
实施例5
分别取平均粒径为35微米的大颗粒碳化硅骨料和平均粒径为5微米的小颗粒碳化硅骨料各10公斤，采用以下相同的工艺条件包覆氧化铝和氧化钙壳层。
称取10公斤SiC原料，2公斤氧化铝源原料Al(NO3)3·9H2O，45公斤水，在搅拌条件下配制成均匀的悬浮液。然后，缓慢向悬浊液中加入pH值调节剂氨水，控制溶液pH值在6，沉淀反应约25分钟，之后将反应液压滤并用水清洗沉淀物1次，沉淀产物在烘箱中于100℃下干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在250℃下热处理1小时，获得1次包覆铝壳层的产物；将上述产物再重复包覆过程1次，得到包覆了2层氧化铝层的中间产物。
然后将上述产物进行钙层包覆，称取包覆2次氧化铝壳层的碳化硅中间产物10公斤，水45公斤，1.5公斤CaCl2，配制成均匀的悬浮液。搅拌条件下缓慢向溶液中加入pH值调节剂NaOH溶液，控制溶液pH值在12.5，反应约15分钟；然后将反应液压滤并用水清洗沉淀物1次。沉淀物在100℃下在烘箱中干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在700℃下热处理1.5小时，获得1次包覆钙壳层的产物。重复上述操作过程1次，获得包覆2层氧化铝、2层氧化钙的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。
称取由平均粒径为35微米的大颗粒碳化硅骨料制备的核壳结构纳米复合粉体8.5公斤，平均粒径为5微米的小颗粒碳化硅骨料制备的核壳结构纳米复合粉体1.5公斤，甲基纤维素1公斤，水1.75公斤，桐油1.25公斤，将上述原料在搅拌机中均匀混合、用真空练泥机练泥、陈腐1-2天，用真空挤出机将塑性泥料挤出成型，经微波干燥，获得干燥定型的蜂窝陶瓷素坯。将上述挤出成型素坯放入气氛烧结炉中，抽真空并充入氮气保护，用10℃/min分钟升温到800℃，保温1小时；继续充氮气保护，用10℃/min分钟升温到1550℃，保温5小时；之后，用20℃/min降温到800℃；随后关掉加热电源和气阀，随炉冷却到室温。得到由包覆2层氧化铝、2层氧化钙的核壳结构纳米复合粉体为原料制备的Ca-α-塞隆相结合的碳化硅质蜂窝陶瓷，平均大孔孔径在15微米左右。
实施例6
分别取平均粒径为16微米的大颗粒碳化硅骨料和平均粒径为1微米的小颗粒碳化硅骨料各10公斤，采用以下相同的工艺条件包覆氧化铝和氧化钙壳层。
称取10公斤SiC原料，1.5公斤氧化铝源原料Al(NO3)3·9H2O，40公斤水，在搅拌条件下配制成均匀的悬浮液。然后，缓慢向悬浊液中加入pH值调节剂氨水，控制溶液pH值在5，沉淀反应约20分钟，之后将反应液压滤并用水清洗沉淀物1次，沉淀产物在烘箱中于100℃下干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在300℃下热处理1小时，获得1次包覆铝壳层的产物；将上述产物再重复包覆过程1次，得到包覆了2层氧化铝层的中间产物。
然后将上述产物进行钙层包覆，称取包覆2次氧化铝壳层的碳化硅中间产物10公斤，水40公斤，1.25公斤CaCl2，配制成均匀的悬浮液。搅拌条件下缓慢向溶液中加入pH值调节剂NaOH溶液，控制溶液pH值在11.5，反应约15分钟；然后将反应液压滤并用水清洗沉淀物1次。沉淀物在100℃下在烘箱中干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在600℃下热处理1.5小时，获得1次包覆钙壳层的产物。重复上述操作过程1次，获得包覆2层氧化铝、2层氧化钙的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。
称取由平均粒径为16微米的大颗粒碳化硅骨料制备的核壳结构纳米复合粉体9.5公斤，平均粒径为1微米的小颗粒碳化硅骨料制备的核壳结构纳米复合粉体0.5公斤，甲基纤维素1.15公斤，水2.25公斤，桐油1.15公斤，将上述原料在搅拌机中均匀混合、用真空练泥机练泥、陈腐1-2天，用真空挤出机将塑性泥料挤出成型，经微波干燥，获得干燥定型的蜂窝陶瓷素坯。将上述挤出成型素坯放入气氛烧结炉中，抽真空并充入氮气保护，用10℃/min分钟升温到750℃，保温2小时；继续充氮气保护，用10℃/min分钟升温到1450℃，保温3小时；之后，用20℃/min降温到800℃；随后关掉加热电源和气阀，随炉冷却到室温。得到由包覆2层氧化铝、2层氧化钙的核壳结构纳米复合粉体为原料制备的Ca-α-塞隆相结合的碳化硅质蜂窝陶瓷，平均大孔孔径在8微米左右。
图1和图2是该产品的断面FE-SEM照片和晶粒能谱图。从图1的断面FE-SEM照片中可以看出，骨料碳化硅颗粒表面圆滑，颗粒之间结合良好，骨料颗粒之间形成了大量尺寸在数个微米的连通孔洞结构；从图2的晶粒能谱图结果可以看出，样品晶粒组成中含有硅、铝、钙氧组分的能谱峰，硅能谱峰代表了碳化硅相(碳组成能谱峰测不出)，而铝、钙、氧能谱峰与碳化硅颗粒表面包覆物及其形成的Ca-α-塞隆陶瓷相组成相符合。
Claims (6)
1.一种碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体，其特征在于：该纳米复合粉体是以碳化硅为核，氧化铝和氧化钙为壳的核壳结构颗粒，其组成为：SiC+x(yAl2O3，(1-y)CaO)，0.01＜x＜0.6，0.2＜y＜0.8，x为占SiC的重量比，y为以Al2O3和CaO总重量为基准，Al2O3所占的重量比。
2.如权利要求1所述的纳米复合粉体，其特征在于：所述的碳化硅为平均粒径0.5-40微米的工程陶瓷用碳化硅颗粒，所述的氧化铝和氧化钙壳层总厚度为20-100纳米。
3.一种碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)铝壳层包覆制备与热处理：将SiC原料和铝源原料Al(NO3)3·9H2O，用水作为稀释介质配制成均匀的悬浮液，所述的SiC原料、水和铝源原料的重量比为：10∶30-50∶1-3；向悬浮液中加入pH值调节剂氨水，使pH值在4.0-7.0，反应10-30分钟后压滤，并用水清洗沉淀物1-2次，清洗后的沉淀物在烘箱中70-110℃干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在150-400℃下热处理0.5-1.5小时，获得1次包覆铝壳层的产物；重复包覆过程0-2次，获得不同铝壳层包覆厚度的中间产物；
(2)钙壳层包覆制备与热处理：在搅拌条件下，用水作为稀释介质，将钙源原料CaCl2加入到步骤(1)所得到包覆铝层的碳化硅中间产物溶液中，配制成均匀的悬浮液，所述的包覆铝层的碳化硅中间产物、水和钙源原料的重量比为：10∶30-50∶0.5-2；加入pH值调节剂NaOH溶液，使pH值在11.0-13.5，反应5-20分钟后压滤，并用水清洗沉淀物1-2次，清洗后的沉淀物在在烘箱中70-110℃干燥，然后置于氧化铝坩埚中，放入马弗炉在500-800℃下热处理0.5-2小时，获得1次包覆钙壳层的产物；重复包覆过程0-2次，获得不同钙壳层包覆厚度的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构纳米复合粉体。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中pH值为5.0-6.0，沉淀反应时间15-25分钟，马弗炉中热处理温度200-300℃；
所述的步骤(2)中pH值为11.5-13.0，沉淀反应时间7-15分钟，马弗炉中热处理温度550-700℃。
5.一种如权利要求1所述的碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体在蜂窝陶瓷制备中的应用。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：
(1)选用碳化硅/氧化铝-氧化钙核壳结构的纳米复合粉体颗粒作为蜂窝陶瓷骨料制备蜂窝陶瓷素坯，其中平均粒径8-40微米的骨料与平均粒径0.5-8微米的骨料的重量比例为80-95∶5-20；
(2)将蜂窝陶瓷素坯放入氮气氛烧结炉中，加热前抽真空并充入氮气保护，用5-15℃/min升温到600-900℃，保温0.5-3小时；继续通氮气保护，用10-20℃/min升温到1400-1600℃的烧结温度，保温1-5小时；然后，用15-30℃/min降温到800℃；停止加热和通氮气，冷却至室温。
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