CN101423235A - 氧化铝-碳化硅复合粉体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合粉体制备技术，具体来说是以含Al₂O₃，SiO₂的工业废弃物和天然矿物以及含碳材料等为原料，通过调整原料配比、加热温度、保温时间及硅粉添加量等参数，利用碳热还原法在高温气氛炉内合成氧化铝－碳化硅复合粉体。其优点在于制备工艺简单，所用原料价格便宜，且合成的复合粉体性能好。

Description

氧化铝-碳化硅复合粉体的制备方法

技术领域：

本发明属于复合粉体制备技术，具体来说是以含Al₂O₃，SiO₂的工业废弃物和天然矿物以及含碳材料等为原料，通过碳热还原法合成氧化铝一碳化硅复合粉体的技术。

背景技术：

由于氧化铝具有优良的抗渣侵蚀性能、高的熔点、硬度以及强度，而被广泛地应用于冶金、玻璃以及化工等领域。碳化硅的熔点高、热膨胀系数小、耐侵蚀和抗热震性好，在冶金、化工、电子以及建材等领域得到广泛应用。特别是使用上述两种原料制备的复合材料具有更优良的抗热震性能、抗渣侵蚀性能以及高温强度和韧性。但在制备复合材料的过程中，常存在引入物在基相中分散不够均匀以及超微粉引入物价格昂贵等问题，从而易降低复合材料的使用性能，提高其生产成本。

发明内容：

本发明以含Al₂O₃，SiO₂的工业废弃物和天然矿物以及含碳材料等为原料，通过调整原料配比、加热温度、保温时间及硅粉添加量等参数，利用碳热还原反应在高温气氛炉内合成氧化铝一碳化硅复合粉体。其优点在于制备工艺简单，所用原料价格便宜，加工成本低，合成的复合粉体性能好。

附图说明：

下面结合附图以使用粉煤灰和碳黑原料为例对本发明作进一步说明：

图1为Al₂O₃-SiO₂-C体系的优势区域图。图1中(a)为碳热还原二氧化硅生成碳化硅的反应，即，SiO₂(s)+3C(s)＝SiC(s)+2CO(g)，该反应为主反应；(b)为氧化铝和碳黑的反应，即，2Al₂O₃(s)+9C(s)＝Al₄C₃(s)+6CO(g)，该反应为副反应。其中，(I)区为Al₂O₃(s)+SiO₂(s)+C(s)稳定存在区域；(II)区为Al₂O₃(s)+SiC(s)+C(s)稳定存在区域；(III)区为Al₄C₃(s)+SiC(s)+C(s)稳定存在区域。

粉煤灰中的Al₂O₃，SiO₂和C在气氛炉内加热过程中可能发生以下反应：

SiO₂(s)+C(s)＝SiO(g)+CO(g)           (1)

SiO(g)+2C(s)＝SiC(s)+CO(g)           (2)

SiO₂(s)+3C(s)＝SiC(s)+2CO(g)         (3)

Al₂O₃(s)+C(s)＝Al₂O₂(g)+CO(g)         (4)

Al₂O₃(s)+2C(s)＝Al₂O(g)+2CO(g)          (5)

2Al₂O₂(g)+7C(s)＝Al₄C₃(s)+4CO(g)        (6)

2Al₂O(g)+5C(s)＝Al₄C₃(s)+2CO(g)         (7)

2Al₂O₃(s)+9C(s)＝Al₄C₃(s)+6CO(g)         (8)

由式(1)～(8)可知，Al₂O₃-SiO₂-C体系中的反应过程复杂，如果控制不好加热温度、炉内气氛以及碳加入量等，原料中的Al₂O₃有可能被还原成Al₄C₃。

因此，若要获得氧化铝一碳化硅复合粉体，需要在加热过程中控制炉内CO压力、选择合适的加热温度以及调整其他工艺参数等。

图2为碳热还原法合成氧化铝一碳化硅复合粉体的工艺流程图。

具体实施方式：

实施例1：

以粉煤灰和碳黑为原料，配料组成n(C)/n(SiO₂)(配碳量)为1.0～6.0，Ar气流量为0.5～2.0L/min，煅烧温度为1200～2000℃，恒温时间为2～12h，可以合成出性能良好的氧化铝一碳化硅复合粉体。

实施例2：

以叶蜡石和无烟煤为原料，配料组成n(C)/n(SiO₂)(配碳量)为1.0～6.0，N₂气流量为0.5～2.0L/min，煅烧温度为1200～2000℃，恒温时间为2～12h，可以合成出性能良好的氧化铝一碳化硅复合粉体。

Claims (1)

1.一种氧化铝—碳化硅复合粉体的制备方法，其特征在于以含Al₂O₃，SiO₂的工业废弃物和天然矿物以及含碳材料等为原料，通过碳热还原法制备氧化铝—碳化硅复合粉体。

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