CN112321274B - 高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及制备其复合板方法 - Google Patents

高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及制备其复合板方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及煤矸石陶瓷材料，具体为高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及其复合板制备方法。本发明为了解决现有的制备方法烧制出的煤矸石陶瓷板的强韧性低且由于烧结温度过高导致其制备成本增加的问题，提供了一种高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及其复合板制备方法。本发明利用煤矸石的主要成分SiO2和Al2O3，与CuO、TiO2混合助燃粉末、Al粉末以及B4C或SiC粉末混合制备煤矸石陶瓷板，在降低烧制温度的同时，提高了煤矸石陶瓷板的强韧性。本发明设计合理，原料产量高且成本低，制备工艺简单易行，具有很好的实际应用价值。

Description

高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及制备其复合板方法
技术领域
本发明涉及煤矸石陶瓷材料，特别涉及煤矸石陶瓷板，具体为高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及制备其复合板方法。
背景技术
我国是煤炭使用大国，煤矸石作为煤炭生产过程中被分离出来的固体废弃物在逐年累积并大量堆积，不仅占用土地面积还污染土壤和水资源。目前，煤矸石主要充当填充材料或者发电使用，利用率低且附加值不高。加大煤矸石综合利用开发和推广应用，是促进煤炭工业健康发展的有效措施。煤矸石主要成分是SiO2和Al2O3，其中SiO2含量为49.3-74.75%，均值52.65%；Al2O3含量为26.04-33.62%，均值29.77%，SiO2和Al2O3这两种陶瓷材料具有比重轻、硬度高、弹性模量大，以及良好的化学稳定性等优异性能，因此，经研究，煤矸石通过烧制后可作为一种制备陶瓷板的原料，从而获得煤矸石陶瓷板，但是普通烧制出的煤矸石陶瓷板的强韧性不高（洛氏硬度50-65，断裂韧性普遍低于2.35MPa.m½），容易破碎断裂，导致其应用范围严重受限，同时普通烧制煤矸石陶瓷板时所需要烧结的温度很高（1600℃以上），从而导致其制备成本显著增加。
发明内容
本发明为了解决现有的制备方法烧制出的煤矸石陶瓷板的强韧性低且由于烧结温度过高导致其制备成本增加的问题，提供了一种高强韧性煤矸石陶瓷板、其制备方法及制备其复合板方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 0.6-2%的CuO、0.4-1%的TiO2、2-8%的Al、3-10%的B4C或3-10%的SiC，余量为煤矸石。
添加Al以及B4C或SiC作为提高强韧性的原料：B4C或SiC在热压烧结（本领域技术人员的常规技术手段）过程中能阻止煤矸石中SiO2和Al2O3晶粒异常长大，使其晶粒细小且均匀，结构致密，有效地提高了煤矸石陶瓷板的密度，从而提高了煤矸石陶瓷板的强韧性，但是B4C或SiC在烧结时可能会被氧化而导致发挥不了其本质作用，故又加入Al，Al会优先B4C或SiC发生氧化反应，反应后的氧化铝会包裹住B4C或SiC，从而巧妙的解决了B4C或SiC在烧结时可能会被氧化的问题, 同时Al在550-660℃会形成部分液相，液相流动使材料组分均匀，Al吸收部分氧形成氧化铝后，还可以增加煤矸石陶瓷板中的氧化铝（氧化铝越多，强韧性越高），进一步增加煤矸石陶瓷板的强韧性，另外，Al的延展性好，后续压制胚料的时候容易成型；添加CuO、TiO2是为降低烧结时的温度，从而解决了现有技术由于烧制时温度高而引起制备成本高的问题。
进一步地，高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成小于2mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨6-10h，微米级的煤矸石粉末，更能提高后续烧结致密度，从而可一定程度上降低烧结时的温度；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为750-950℃，煅烧时间为3-10h；
3）取用重量百分比为0.6-2%的CuO粉末、0.4-1%的TiO2粉末、2-8%的Al粉末、3-10%的B4C粉末或3-10%的SiC粉末、余量为煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5-6h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温150-300℃，干燥时间为4-6h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在50-300MPa压力下压制成煤矸石胚，保压15min-45min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以5-10℃/min速率升高烧结温度到550-660℃，保温30min-60min，随后升高烧结温度到850-950℃，保温120min-300min，再次升高烧结温度到1250-1450℃后施加压力35-50 MPa，保温时间为60-120min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
本发明中的制备方法B4C或SiC 粉末在烧结过程中能阻止煤矸石中SiO2和Al2O3晶粒异常长大，使其晶粒细小且均匀，结构致密，有效地提高了煤矸石陶瓷板的密度，从而提高了煤矸石陶瓷板的强韧性，但是B4C或SiC在烧结时可能会被氧化，故又加入Al；Al会优先B4C或SiC发生氧化反应，反应后的氧化铝会包裹住B4C或SiC，起到保护B4C或SiC在烧结时不被氧化的作用, 同时Al在550-620℃会形成部分液相，液相流动使材料组分均匀，Al吸收部分氧形成氧化铝后，还可以增加煤矸石陶瓷板中的氧化铝（氧化铝越多，强韧性越高），进一步增加煤矸石陶瓷板的强韧性；另外，通过采用CuO、TiO2，不仅降低了烧结时的温度，同时利用CuO、TiO2的共熔点温度850~950℃，通过此时的液相促进煤矸石中SiO2和Al2O3中的晶粒重排，在降低温度的同时不仅没有降低其强韧性，反而使煤矸石陶瓷成分均匀获得更高的致密度，从而更进一步提高煤矸石陶瓷板的强韧性，扩大煤矸石陶瓷板的应用范围，增加煤矸石的利用价值。本制备方法制备的煤矸石陶瓷板，烧结温度低成本低，同时还很大程度上提高了煤矸石陶瓷板的强韧性（洛氏硬度可达85以上，断裂韧性可达3.75MPa.m½以上），使其适用范围增大，特别适用于恶劣环境下军事建筑等大型目标的抗弹防护。另外，本制备方法中的煤矸石陶瓷板可制成模块化的预制件，便于更换保证二次使用时的强韧性。
进一步地，制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用钛箔材密封包套，包套完成后使用钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板。
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度小于等于1.6×10-2Pa，加热温度为550-660℃，施加压力为10-50MPa，保温保压时间为30-120min，最后泄压冷却，得到复合板。
本制备方法中制备出的煤矸石陶瓷复合板，煤矸石陶瓷板层为具有高强韧性的煤矸石陶瓷复合板，Al层为软质层，Ti为具有高强度的韧性层，各层间为冶金结合，通过控制烧结温度550-660℃，使得TC4和Al箔只发生界面扩散，不发生化合反应并利用液态铝调控缺陷，界面结合强度高。本发明中制备出的煤矸石陶瓷复合板特别适用于防护车辆、武装直升机、单兵防护，当受到弹丸打击时，三层材料相互作用，具有高强韧性的煤矸石陶瓷板层抵抗弹丸的侵彻，较软的Al层吸收大量的热融化进而愈合刚性层产生的裂纹，提高其二次抗打击能力，高强度韧性Ti层起加强作用，从而整体提高了煤矸石复合板的抗侵彻能力。
本发明所产生的有益效果如下：本发明利用煤矸石的主要成分SiO2和Al2O3，与CuO、TiO2、Al以及B4C或SiC混合制备煤矸石陶瓷板，在降低烧制温度的同时，提高了煤矸石陶瓷板的强韧性，扩大煤矸石陶瓷板的应用范围，增加煤矸石的利用价值。本发明设计合理，原料产量高且成本低，制备工艺简单易行，具有很好的实际应用价值。
具体实施方式
实施例1：
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 0.6%的CuO、0.4%的TiO2、2%的Al、3%的SiC、94%的煤矸石。
高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成2mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨6h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间为3h；
3）取用重量比为0.6%的CuO粉末、0.4%的TiO2粉末、2%的Al粉末、3%的SiC粉末、94%的煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温150℃，干燥时间为4h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在50 Mpa压力下压制成煤矸石胚，保压15min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以5℃/min的速率升高烧结温度到550℃，保温30min,随后升高烧结温度到850℃，保温120 min，再次升高烧结温度到1250℃后，施加压力35 Mpa，保温时间为60min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用厚度为50μm的钛箔材密封包套，包套完成后使用直径为0.1mm的钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板；
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度为1.6×10-2Pa，加热温度为550℃，施加压力为10Mpa，保温保压时间为30min，最后泄压冷却，得到复合板。
实施例2：
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 2%的CuO、1%的TiO2、4%的Al、5%的SiC、88%的煤矸石。
高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成1mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨10h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为10h；
3）取用重量比为2%的CuO粉末、1%的TiO2粉末、4%的Al粉末、5%的SiC粉末、88%的煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5.5h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温200℃，干燥时间为5h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在100 Mpa压力下压制成煤矸石胚，保压20min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以6℃/min的速率升高烧结温度到570℃，保温40min,随后升高烧结温度到到870℃，保温150 min，再次升高烧结温度到1350℃后，施加压力40Mpa，保温时间为80min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用厚度为50μm的钛箔材密封包套，包套完成后使用直径为0.1mm的钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板；
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度为1.0×10-2Pa，加热温度为580℃，施加压力为20Mpa，保温保压时间为50min，最后泄压冷却，得到复合板。
实施例3：
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 1%的CuO、0.8%的TiO2、5.2%的Al、10%的SiC、83%的煤矸石。
高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成0.5mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨8h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间为5h；
3）取用重量比为1%的CuO粉末、0.8%的TiO2粉末、5.2%的Al粉末、10%的SiC粉末、83%的煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5.4h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温160℃，干燥时间为6h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在200 Mpa压力下压制成煤矸石胚，保压23min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以7℃/min的速率升高烧结温度到600℃，保温50min,随后升高烧结温度到900℃，保温200 min，再次升高烧结温度到1450℃后，施加压力45 Mpa，保温时间为100min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用厚度为50μm的钛箔材密封包套，包套完成后使用直径为0.1mm的钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板；
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度为1.5×10-2Pa，加热温度为600℃，施加压力为30Mpa，保温保压时间为70min，最后泄压冷却，得到复合板。
实施例4
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 0.8%的CuO、0.6%的TiO2、7%的Al、7%的B4C、84.6%的煤矸石。
高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成1.5mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨7h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为860℃，煅烧时间为6h；
3）取用重量比为0.8%的CuO粉末、0.6%的TiO2粉末、7%的Al粉末、7%的B4C粉末、84.6%的煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5.7h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温250℃，干燥时间为4.5h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在150 Mpa压力下压制成煤矸石胚，保压30min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以8℃/min的速率升高烧结温度到620℃，保温60min,随后升高烧结温度到920℃，保温260 min，再次升高烧结温度到1300℃后，施加压力50 Mpa，保温时间为110min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用厚度为50μm的钛箔材密封包套，包套完成后使用直径为0.1mm的钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板；
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度为0.5×10-2Pa，加热温度为620℃，施加压力为40Mpa，保温保压时间为100min，最后泄压冷却，得到复合板。
实施例5
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 1.5%的CuO、0.5%的TiO2、8%的Al、10%的B4C、80%的煤矸石。
高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成0.1mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨7.5h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为920℃，煅烧时间为8h；
3）取用重量比为1.5%的CuO粉末、0.5%的TiO2粉末、8%的Al粉末、10%的B4C粉末、80%的煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5.8h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温230℃，干燥时间为5.7h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在230 Mpa压力下压制成煤矸石胚，保压40min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以9℃/min的速率升高烧结温度到640℃，保温35min,随后升高烧结温度到940℃，保温280 min，再次升高烧结温度到1400℃后，施加压力38Mpa，保温时间为115min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用厚度为50μm的钛箔材密封包套，包套完成后使用直径为0.1mm的钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板；
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度为0.1×10-2Pa，加热温度为650℃，施加压力为50Mpa，保温保压时间为115min，最后泄压冷却，得到复合板。
实施例6：
高强韧性煤矸石陶瓷板，由如下重量百分比的原料组成： 2%的CuO、1%的TiO2、8%的Al、3%的B4C、86%的煤矸石。
高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成1.8mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨9h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为950℃，煅烧时间为4h；
3）取用重量比为2%的CuO粉末、1%的TiO2粉末、8%的Al粉末、3%的B4C粉末、86%的煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨6h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温300℃，干燥时间为4.2h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在300 Mpa压力下压制成煤矸石胚，保压45min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以10℃/min的速率升高烧结温度到660℃，保温30min,随后升高烧结温度到950℃，保温300 min，再次升高烧结温度到1365℃后，施加压力42Mpa，保温时间为120min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
制备煤矸石陶瓷复合板方法，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用厚度为50μm的钛箔材密封包套，包套完成后使用直径为0.1mm的钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板；
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度为1.4×10-2Pa，加热温度为660℃，施加压力为35Mpa，保温保压时间为120min，最后泄压冷却，得到复合板。

Claims (5)

1.高强韧性煤矸石陶瓷板，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成： 0.6-2%的CuO、0.4-1%的TiO2、2-8%的Al、3-10%的B4C或3-10%的SiC、余量为煤矸石。
2.高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法，其特征在于，依次由如下步骤实现：
1）用颚式破碎机将煤矸石块破碎成小于2mm的煤矸石颗粒，然后将煤矸石颗粒用球磨机球磨6-10h；
2）将煤矸石粉末进行煅烧，煅烧温度为750-950℃，煅烧时间为3-10h；
3）取用重量百分比为0.6-2%的CuO粉末、0.4-1%的TiO2粉末、2-8%的Al粉末、3-10%的B4C粉末或3-10%的SiC粉末、余量为煅烧后的煤矸石粉末装入球磨机进行球磨，球料比为10:1，同时使用去离子水为介质并加入至球磨罐中淹没球料，最后球磨机内通入氩气保护，球磨5-6h，转速为200r/min，从而形成煤矸石混合粉末；
4）将煤矸石混合粉末置于真空干燥箱，恒温150-300℃，干燥时间为4-6h，干燥后的煤矸石混合粉末过筛，以便分散大块煤矸石混合粉末；
5）将步骤4）中处理过的煤矸石混合粉末用等静压机在50-300MPa压力下压制成煤矸石胚，保压时间为15-45min；
6）将煤矸石胚热压烧结，以5-10℃/min速率升高烧结温度到550-660℃，保温30min-60min，随后升高烧结温度到850-950℃，保温120min-300min，再次升高烧结温度到1250-1450℃后施加压力35-50 MPa，保温时间为60-120min，最后冷却至室温，得到高强韧性的煤矸石陶瓷板。
3.利用权利要求2所述的高强韧性煤矸石陶瓷板制备方法制出的煤矸石陶瓷板来制备煤矸石陶瓷复合板方法，其特征在于，依次由如下步骤实现：
1）将煤矸石陶瓷板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
2）将TC4板、Al板分别进行酸碱清洗以除去表面氧化膜和杂质，并将酸碱清洗后的TC4板、Al板置于丙酮溶液中，再用超声波清洗，然后真空干燥处理；
3）将准备好的TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板依照TC4板、Al板、煤矸石陶瓷板、Al板、TC4板的顺序依次叠层形成叠层板，叠层板采用钛箔材密封包套，包套完成后使用钢丝十字交叉捆绑，得到包套后的叠层板;
4）将包套后的叠层板置于真空热压炉中，真空度小于等于1.6×10-2Pa，加热温度为550-660℃，施加压力为10-50MPa，保温保压时间为30-120min，最后泄压冷却，得到复合板。
4.根据权利要求3所述的制备煤矸石陶瓷复合板方法，其特征在于，步骤3）中的钛箔材的厚度为50μm。
5.根据权利要求3所述的制备煤矸石陶瓷复合板方法，其特征在于，步骤3）中的钢丝直径为0.1mm。
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