CN103420685A - 一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法 - Google Patents
一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103420685A CN103420685A CN2013103243104A CN201310324310A CN103420685A CN 103420685 A CN103420685 A CN 103420685A CN 2013103243104 A CN2013103243104 A CN 2013103243104A CN 201310324310 A CN201310324310 A CN 201310324310A CN 103420685 A CN103420685 A CN 103420685A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high strength
- composite refractory
- thermal expansion
- low thermal
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法。该复合耐火材料以BN为基体,ZrO2 、Al2O3 、SiC为添加物,按重量百分比计,其中BN为50-85%、ZrO2为5-30%、Al2O3为3-30%、SiC为2-30%,助烧剂为5%。其制备方法是:按以上配方将混合粉末置于球磨罐中,球磨1-20小时,烘干过筛后,于2-80MPa下静压造粒,装入石墨模具中,在通有N2的热压炉中升温至1700-1900℃,保温10-90min,热压压力为10-50MPa。本发明所得复合耐火材料强度高,热膨胀系数低,结构均匀,整体可靠性高;本发明方法烧结温度低,烧结时间短,工艺简单,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及高温结构耐火材料领域,具体涉及一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法。
背景技术
现代冶金等相关工业需要高温结构耐火材料具有优异的综合性能,其中尤以力学性能、抗热震性以及可机加工性最为重要。六方氮化硼作为一种高温结构耐火材料,具有高熔点、优良的高温化学稳定性、低热膨胀系数,尤其是具有突出的可机加工性,因此被广泛应用在冶金等相关产业。但是,BN耐火材料的强度很低,高纯h-BN制品的抗压强度仅为50MPa,这在一定程度上限制了BN耐火材料的应用。另外,h-BN中的 B原子与N原子通过强烈的共价键结合,其自扩散系数非常的低,且片状BN在烧结过程中时易形成卡片式搭桥结构,因此烧结h-BN制品的相对密度很难达到90%以上,这也在一定程度上降低了其力学性能,进一步限制了其应用。
目前国内外的专利主要是通过添加高强度的成分来提高BN耐火材料的力学性能,但是却在一定程度上提高了BN耐火材料的热膨胀系数,降低了其抗热震性,这很不利于其高温下的应用。因此,获得一种高强度低热膨胀的BN耐火材料显得尤为迫切。
为获得一种高强度低热膨胀BN耐火材料,本发明选用多种添加物,在提高BN耐火材料强度的同时,保证了BN耐火材料的低热膨胀特性,利用简单的生产工艺,制备出综合性能十分优异的高强度低热膨胀复合耐火材料,填补国内外在这一方面的空白。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法。
本发明的技术方案是:
高强度低热膨胀复合耐火材料以BN为基体,ZrO2、Al2O3、SiC为添加物,按重量百分比计,其中BN为50-85%、 ZrO2为5-30%、Al2O3为3-30%、SiC为2-30%,助烧剂为5%。
所述的BN的优选含量为60-85%。
ZrO2的优选含量为10-30%。
Al2O3的优选含量为5-20%。
SiC的优选含量为2-20%。
高强度低热膨胀复合耐火材料的制备方法的步骤如下:
1)将重量百分比分别为50-85%的BN,5-30%的ZrO2,3-30%的Al2O3,2-30%的SiC以及5%的助烧剂混合得到初始粉料;
2)将初始粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨1-20小时,于烘箱中烘干;
3)将烘干的粉末过筛,于2-80MPa下静压造粒得到坯体;
4)将静压得到的坯体破碎,过30-50目筛得到粉料;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以10-30℃/min的升温速率升至1700-1900℃,保温10-90min,热压压力为10-50MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
所述的球磨时球料比为3-15:1。
步骤3)过筛后的BN粉末平均粒度为0.5-5μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为1-10μm。
本发明与现有技术相比具有的有益效果:
1)制备出来的高强度低热膨胀复合耐火材料强度高,并且热膨胀系数低,结构均匀,整体可靠性高;
2)烧结温度低,烧结时间短,工艺简单,成本低。
具体实施方式
实施例1
1)将重量百分比分别为85%的BN,5%的ZrO2,3%的Al2O3,2%的SiC粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨1小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为5μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为10μm;
3)将烘干的粉末过筛,于2MPa下静压造粒;
4)将静压得到的坯体破碎,过30目筛;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以10℃/min的升温速率升至1700℃,保温10min,热压压力为10MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的高强度低热膨胀复合耐火材料抗压强度为175MPa,抗折强度为74MPa,室温-500℃平均线膨胀系数为2.010-6/k,室温-1000℃平均线膨胀系数为3.010-6/k。
实施例2
1)将重量百分比分别为65%的BN,15%的ZrO2,3%的Al2O3,2%的SiC粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨5小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为3μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为5μm;
3)将烘干的粉末过筛,于20MPa下静压造粒;
4)将静压得到的坯体破碎,过50目筛;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以20℃/min的升温速率升至1700℃,保温30min,热压压力为20MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的高强度低热膨胀复合耐火材料抗压强度为235MPa,抗折强度为96MPa,室温-500℃平均线膨胀系数为2.810-6/k,室温-1000℃平均线膨胀系数为3.310-6/k。
实施例3
1)将重量百分比分别为60%的BN,30%的ZrO2,3%的Al2O3,2%的SiC粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨10小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为1μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为3μm;
3)将烘干的粉末过筛,于40MPa下静压造粒;
4)将静压得到的坯体破碎,过40目筛;
3)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以20℃/min的升温速率升至1800℃,保温30min,热压压力为30MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的高强度低热膨胀复合耐火材料抗压强度为310MPa,抗折强度为116MPa,室温-500℃平均线膨胀系数为3.210-6/k,室温-1000℃平均线膨胀系数为4.510-6/k。
实施例4
1)将重量百分比分别为70%的BN,10%的ZrO2,10%的Al2O3,5%的SiC粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨15小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为1μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为2μm;
3)将烘干的粉末过筛,于60MPa下静压造粒;
4)将静压得到的坯体破碎,过30目筛;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以20℃/min的升温速率升至1800℃,保温60min,热压压力为30MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的高强度低热膨胀复合耐火材料抗压强度为209MPa,抗折强度为92MPa,室温-500℃平均线膨胀系数为3.310-6/k,室温-1000℃平均线膨胀系数为4.510-6/k。
实施例5
1)将重量百分比分别为60%的BN,5%的ZrO2,30%的Al2O3,2%的SiC粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨15小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为1μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为2μm;
3)将烘干的粉末过筛,于60MPa下静压造粒;
4)将静压得到的坯体破碎,过50目筛;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以20℃/min的升温速率升至1850℃,保温60min,热压压力为40MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的高强度低热膨胀复合耐火材料抗压强度为199MPa,抗折强度为81MPa,室温-500℃平均线膨胀系数为3.410-6/k,室温-1000℃平均线膨胀系数为4.410-6/k。
实施例6
1)将重量百分比分别为50%的BN,5%的ZrO2,10%的Al2O3,30%的SiC粉末以及5%的助烧剂粉末均匀混合;
2)将混合粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨20小时,于烘箱中烘干,所得BN粉末平均粒度为0.5μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为1μm;
3)将烘干的粉末过筛,于80MPa下静压造粒;
4)将静压得到的坯体破碎,过40目筛;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以30℃/min的升温速率升至1900℃,保温90min,热压压力为50MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
实验所用配料纯度均为工业纯,所获得的高强度低热膨胀复合耐火材料抗压强度为305MPa,抗折强度为98MPa,室温-500℃平均线膨胀系数为3.910-6/k,室温-1000℃平均线膨胀系数为5.110-6/k。
Claims (8)
1.一种高强度低热膨胀复合耐火材料,其特征在于:该复合耐火材料以BN为基体,ZrO2、Al2O3、SiC为添加物,按重量百分比计,其中BN为50-85%、 ZrO2为5-30%、Al2O3为3-30%、SiC为2-30%,助烧剂为5%。
2.按照权利要求1所述的高强度低热膨胀复合耐火材料,其特征在于:所述的BN的含量为60-85%。
3.按照权利要求1所述的高强度低热膨胀复合耐火材料,其特征在于:所述的ZrO2的含量为10-30%。
4.按照权利要求1所述的高强度低热膨胀复合耐火材料,其特征在于:所述的Al2O3的含量为5-20%。
5.按照权利要求1所述的高强度低热膨胀复合耐火材料,其特征在于:所述的SiC的含量为2-20%。
6.一种高强度低热膨胀复合耐火材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将重量百分比分别为50-85%的BN,5-30%的ZrO2,3-30%的Al2O3,2-30%的SiC以及5%的助烧剂混合得到初始粉料;
2)将初始粉料置于球磨罐中,以乙醇作为分散剂,球磨1-20小时,于烘箱中烘干;
3)将烘干的粉末过筛,于2-80MPa下静压造粒得到坯体;
4)将静压得到的坯体破碎,过30-50目筛得到粉料;
5)将粉料直接放置于石墨模具中,在通有N2的热压炉中以10-30℃/min的升温速率升至1700-1900℃,保温10-90min,热压压力为10-50MPa,烧制成高强度低热膨胀复合耐火材料。
7.按照权利要求6所述的高强度低热膨胀复合耐火材料的制备方法,其特征在于:所述的球磨时球料比为3-15:1。
8.按照权利要求6所述的高强度低热膨胀复合耐火材料的制备方法,其特征在于:步骤3)过筛后的BN粉末平均粒度为0.5-5μm,ZrO2、Al2O3、SiC粉末平均粒度为1-10μm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310324310.4A CN103420685B (zh) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | 一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310324310.4A CN103420685B (zh) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | 一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103420685A true CN103420685A (zh) | 2013-12-04 |
CN103420685B CN103420685B (zh) | 2015-07-29 |
Family
ID=49646121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310324310.4A Active CN103420685B (zh) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | 一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103420685B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102173792A (zh) * | 2011-02-23 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法 |
CN102557647A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-07-11 | 河南富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼聚晶复合材料 |
-
2013
- 2013-07-30 CN CN201310324310.4A patent/CN103420685B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102173792A (zh) * | 2011-02-23 | 2011-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于薄带连铸侧封板的陶瓷复合材料及其制备方法 |
CN102557647A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-07-11 | 河南富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼聚晶复合材料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103420685B (zh) | 2015-07-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100415686C (zh) | 一种再结晶碳化硅制品的制备技术 | |
CN104150940B (zh) | 氮化硅与碳化硅复相多孔陶瓷及其制备方法 | |
CN108706973B (zh) | 一种高强度高导热石墨材料的制备方法 | |
CN103420677B (zh) | 一种高强度高抗氧化性bn陶瓷及其制备方法 | |
CN103467072B (zh) | 一种轻质微孔刚玉陶瓷的制备方法 | |
CN109553419A (zh) | 一种气压固相烧结碳化硼复相陶瓷及其制备方法 | |
CN101734923A (zh) | 一种氮化铝多孔陶瓷及其制备方法 | |
WO2017022012A1 (ja) | アルミニウム‐炭化珪素質複合体及びその製造方法 | |
CN101186294B (zh) | 一种制备高纯度Ti2AlC块体材料的方法 | |
CN105236942A (zh) | 一种高导热陶瓷基片材料及其制备方法 | |
CN103664199A (zh) | 以聚碳硅烷为结合剂制备碳化硅耐火材料的方法 | |
CN109627014A (zh) | 一种高强度、高导热性的Si3N4陶瓷材料及其制备方法 | |
CN112592188A (zh) | 一种石墨烯复合碳化硅陶瓷材料的制备方法 | |
CN108975949B (zh) | 一种基于原位发泡AlON-AlN多孔材料及其制备方法 | |
CN107935576B (zh) | 氮化硅结合莫来石-碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法 | |
CN104609864B (zh) | 一种利用氮化硅铁粉末制备块体陶瓷材料的方法 | |
CN103408310B (zh) | 一种可机加工高强度耐火材料及其制备方法 | |
CN103420676A (zh) | 一种高致密高抗热震性复合材料及其制备方法 | |
CN103420685A (zh) | 一种高强度低热膨胀复合耐火材料及其制备方法 | |
CN109467442B (zh) | 一种氮化硅陶瓷及其制备方法 | |
CN105924179A (zh) | 一种氮化硅陶瓷加热器保护管及其制备方法与应用 | |
CN115161529B (zh) | 一种铝基碳化硅复合材料及其制备方法和应用 | |
CN110903081A (zh) | 一种低膨胀多孔堇青石及其制备方法 | |
CN104003728B (zh) | 一种无压烧结制备Ti2SC陶瓷的方法 | |
CN1209318C (zh) | 一种氮化物/氧化铝基复合陶瓷材料及其制备工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |