CN112479729B - 一种高强碳化硅-氧化物复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种碳化硅‑氧化物复合材料及其制备方法。所涉及的一种高强碳化硅‑氧化物复合材料由碳化硅颗粒、氧化物细粉以及特种氧化物添加剂构成；氧化物细粉为氧化铝、氧化镁、镁铝尖晶石、六铝酸钙中的一种或它们的组合，氧化物细粉的粒度为小于等于0.1mm；所述的特种氧化物添加剂为Fe2O3、V2O5、Mn2O7、Mn2O5、MnO2、CeO2、TiO2、P2O5变价元素的高价态氧化物中的一种或组合；所述的碳化硅颗粒占整个原料固体总质量的60%～70%，所述的氧化物细粉占整个原料固体总质量的27%～39%，特种氧化物添加剂占整个原料固体总质量的1%5%。本发明在不降低碳化硅‑氧化物复合材料主要化学组成和功能的前提下，提高了碳化硅‑氧化物复合材料的力学强度。

Description

一种高强碳化硅-氧化物复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种碳化硅-氧化物复合材料及其制备方法。
背景技术
水煤浆气化高温（1300～1500℃）、高压（2.0～8.7 MPa）、还原性气氛的苛刻工况环境对耐火材料的性能要求高；工作时炉膛内煤中灰分及煤浆中添加剂形成的SiO2、CaO、FeOx、Al2O3、MgO、TiO2、K2O、Na2O等成分为主的熔渣沿着耐火材料炉内壁流淌，对耐火材料的高温侵蚀、冲刷严重，因而对耐火材料的力学强度要求高。
高铬砖(Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖)是目前水煤浆气化炉中应用最为成功的内衬耐火材料，其化学稳定性好、耐渣侵蚀，力学强度高、抗渣冲刷；然而，含高铬砖为高铬耐火材料，其存在着Cr6+对环境的潜在危害；近年来，研究开发新型无铬耐火材料替代高铬砖成为气化炉用耐火材料的研究热点；申请文件CN201711187000 .7公开了一种碳化硅-六铝酸钙复合耐火材料，其以碳化硅颗粒为骨料，六铝酸钙细粉或微粉为基质，压制成坯体后于1450～1600℃埋炭气氛下烧成；此外，申请文件CN201711187027.6公开了一种碳化硅-镁铝尖晶石复合耐火材料，将碳化硅与结合剂混合均匀后加入镁铝尖晶石压制烧成；这类碳化硅-氧化物复合耐火材料具有优秀的抗渣性能，但力学性能较差（常温抗折强度约10MPa，1400℃埋炭条件高温抗折强度约2～4MPa），面对水煤浆气化炉内高温高压下的气、液、固体冲刷，该无法胜任水煤浆气化炉安全长寿的运行要求。因而，提高该类碳化硅-氧化物复合耐火材料的力学强度是其关键。
分析碳化硅-氧化物复合材料力学强度低的原因主要是：原料中碳化硅为共价键结合的非氧化物，六铝酸钙以及镁铝尖晶石则为离子键结合的氧化物，由于氧化物与非氧化物之间的互不润湿，高温烧成中难于形成有效的化学结合。
发明内容
本发明的目的是提出一种高强碳化硅-氧化物复合材料及其制备方法，使其能在不降低碳化硅-氧化物材料抗渣性和耐高温性的前提下，通过配方微调和工艺优化，提高碳化硅-氧化物复合材料的结合强度，制备高强度的碳化硅-氧化物复合材料，满足水煤浆气化炉等类似高温装置对耐火材料耐高温、耐侵蚀、耐冲刷的综合要求。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种高强碳化硅-氧化物复合材料，高强碳化硅-氧化物复合材料是一种经高温烧制的定形耐火制品，SiC质量分数60%～70%，显气孔率13%～18%，常温抗折强度20～50 MPa，1400℃高温抗折强度20～60 MPa；所述的碳化硅-氧化物复合材料由碳化硅颗粒、氧化物细粉以及特种氧化物添加剂构成；所述的碳化硅颗粒的粒度为大于等于0.5mm小于等于5mm，碳化硅颗粒的纯度为大于等于97%；所述的氧化物细粉为氧化铝、氧化镁、镁铝尖晶石、六铝酸钙中的一种或它们的组合，氧化物细粉的粒度为小于等于0.1mm；所述的特种氧化物添加剂为Fe2O3、V2O5、Mn2O7、Mn2O5、MnO2、CeO2、TiO2、P2O5变价元素的高价态氧化物中的一种或组合；所述的碳化硅颗粒占整个原料固体总质量的60%～70%，所述的氧化物细粉占整个原料固体总质量的27%～39%，所述的特种氧化物添加剂占整个原料固体总质量的1%～5%；所述的碳化硅-氧化物复合材料，是一种经过还原气氛或惰性气氛下高温热处理的定形耐火制品，其最高热处理温度为1300～1600℃。
所述的氧化物细粉，为工业级耐火原料，其纯度大于等于98.5%；一定纯度的氧化物细粉可保证该耐火材料具有较高的高温强度。
所述的特种氧化物添加剂可以是这些物质的氧化物本身，也可以是经热处理后可以生成氧化物的这类变价元素的高价态氧化物的氢氧化物或溶胶或凝胶前驱体；特种氧化物为变价元素的高价态氧化物，在高温下其易于释放高活性的原子氧，使得其包裹的碳化硅表面氧化，表面被氧化后的碳化硅易于与氧化物细粉氧化铝、氧化镁、镁铝尖晶石、六铝酸钙等结合，提高了碳化硅-氧化物耐火材料的结合强度；另一方面，这些高价态氧化物被还原后的低价态氧化物，其中较多具有催化活性，在高温热处理中会促使耐火材料中的残余碳及CO等生成碳纳米管。特种氧化物除具有变价性外，其低价氧化物具有较高的熔点，控制其加入比例小于等于5%的目的在于不显著降低该碳化硅-氧化物复合材料的耐火度和高温性能。
所述的特种氧化物添加剂为固体粉末或液体或者固液混合物。
所述固体粉末的粒度为小于等于50μm；较小粒度的特种氧化物添加剂固体粉末有利于更好的包裹碳化硅颗粒。
所述的还原气氛或惰性气氛为埋炭、流通的CO、流通的氮气、流通的氩气中的一种或其混合；其目的是防止高温热处理中碳化硅的氧化。
一种高强碳化硅-氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：将碳化硅颗粒与特种氧化物添加剂预先混合，使得特种氧化物添加剂均匀包裹在碳化硅颗粒表面，形成由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料；由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料、氧化物细粉、结合剂混合的半干料经压制成一定形状的坯体，在还原气氛或惰性气氛下以最高温度为1300～1600℃进行热处理；其具体步骤如下：
(1)称取纯度大于等于97%、粒度大于等于0.5mm小于等于5mm的碳化硅颗粒，倒入混砂机中，加入液态黏结剂，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；
（2）向碳化硅颗粒中加入特种氧化物添加剂，搅拌均匀，形成由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料；
（3）向由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料中加入耐火材料结合剂，然后加入粒度为小于等于0.1mm氧化物细粉，搅拌均匀形成半干料；
（4）将半干料置于钢制或木制模具中压制成型耐火材料生坯；
（5）生坯经80～200℃干燥；
（6）干燥后的生坯于还原气氛或惰性气氛下以最高温度1300～1600℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
所述的液态黏合剂为聚乙烯醇、纸浆、水溶性树脂中的一种或组合；选用这类液态黏合剂的原因在于其碳含量低，使得碳化硅颗粒周围形成更少的残炭，从而提高碳化硅表面被特种氧化物添加剂所氧化。
所述的耐火材料结合剂为酚醛树脂、糠醛树脂、糊精中的一种或它们的组合；选用这类结合剂的原因在于，它们在惰性气氛或还原气氛下具有更高浓度的残炭量，这些残炭在特种氧化物添加剂的催化作用下，会形成碳纳米管等，有利于试样强度的提高。
本发明提出的一种高强碳化硅-氧化物复合材料及其制备方法，本发明通过在原料组分中添加少量高温下能释放活性氧同时又具有一定催化作用的物质，这些物质是一些具有较高熔点的、有变价特性的高价态氧化物，混料过程中将其包裹在碳化硅颗粒表面，在坯体高温烧成过程中这些高价氧化物局部氧化碳化硅颗粒，在碳化硅颗粒表面生成一定量的二氧化硅，高温烧成中该二氧化硅在碳化硅和氧化物之间产生桥接，在不降低碳化硅-氧化物复合材料主要化学组成和功能的前提下，提高了碳化硅-氧化物复合材料的力学强度；提出的一种高强碳化硅-氧化物复合材料具有致密度适中，微观结构均匀，常温和高温力学强度高，抗熔渣侵蚀性好的特点，该制备方法工艺流程简单，便于操作，易于控制，成本低，可大幅提升碳化硅-氧化物复合材料的力学强度。
具体实施方式
结合给出的实施例，对本发明加以说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1：
原料称量及配料：粒度范围0.5～5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.0%）60 kg；粒度小于等于0.1mm的氧化铝细粉（Al2O3=98.5）39 kg；粒度小于等于50μm的Fe2O3粉末1kg。
制备过程：(1)将称取的电熔碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入5%浓度的聚乙烯醇水溶液2 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入Fe2O3粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液态酚醛树脂3 kg，然后加入氧化铝细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经200℃干燥；（5）干燥后的生坯于埋炭气氛下以最高温度1400℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=60%，显气孔率=14%，常温抗折强度= 25 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=32 MPa，XRD分析为SiC和刚玉相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例2：
原料称量及配料：粒度范围0.5～5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=98.0%）65 kg；粒度小于等于0.1mm的电熔氧化镁细粉（MgO=99.0）33 kg；粒度小于等于50μm的V2O5粉末2 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入水溶性树脂2.5 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入V2O5粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液态糠醛树脂3 kg，然后加入氧化镁细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于木制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经80℃干燥；（5）干燥后的生坯于埋炭气氛下以最高温度1600℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=65%，显气孔率=16%，常温抗折强度= 36 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=58 MPa，XRD分析为SiC和方镁石相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例3：
原料称量及配料：粒度范围1～3mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=98.5%）70 kg；粒度小于等于0.045mm的烧结尖晶石细粉（Al2O3=78.1%,MgO=21.4%）27 kg；粒度小于等于30μm的TiO2粉末3 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入5%聚乙烯醇水溶液1.5kg，搅拌后再加入2kg水溶性树脂，继续搅拌，使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入TiO2粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入糊精液体3 kg，然后加入尖晶石细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经110℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的N2气氛炉下以最高温度1300℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=70%，显气孔率=17%，常温抗折强度= 23 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=24 MPa，XRD分析为SiC和尖晶石相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例4：
原料称量及配料：粒度范围0.5～2.5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.2%）63 kg；粒度小于等于0.09mm的烧结六铝酸钙细粉（Al2O3=92.3%,CaO=6.6%）33 kg； 浓度为50%的CeO2溶胶8 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入纸浆粉1kg，搅拌；（2）向碳化硅颗粒中加入CeO2溶胶，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入糠醛树脂 2.5 kg，然后加入六铝酸钙细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经120℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的N2气氛炉下以最高温度1350℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=63%，显气孔率=18%，常温抗折强度= 20MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=28 MPa，XRD分析为SiC和六铝酸钙相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例5：
原料称量及配料：粒度范围0.5～5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=98.0%）67 kg；粒度小于等于0.1mm的烧结尖晶石细粉（Al2O3=78.1%,MgO=21.4%）28 kg；粒度小于等于50μm的P2O5粉末5 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入5%聚乙烯醇水溶液2 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入P2O5粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体酚醛树脂3 kg，然后加入尖晶石细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经150℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的CO气氛炉下以最高温度1300℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=67%，显气孔率=15%，常温抗折强度= 39 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=48MPa，XRD分析为SiC和尖晶石相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例6：
原料称量及配料：粒度范围0.5～3mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.0%）65 kg；粒度小于等于0.1mm的烧结尖晶石细粉（Al2O3=78.1%,MgO=21.4%）26.5 kg；粒度小于等于0.1mm的氧化铝细粉（Al2O3=99.2%）5 kg；粒度小于等于50μm的Mn(OH)4粉末3.5 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入5%聚乙烯醇水溶液2 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入Mn(OH)4粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体酚醛树脂3 kg，然后加入尖晶石细粉和氧化铝细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经110℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的Ar气氛炉下以最高温度1550℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=65%，显气孔率=13%，常温抗折强度= 50 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=60MPa，XRD分析为SiC、尖晶石刚玉相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例7：
原料称量及配料：粒度范围0.5～5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.2%）67kg；粒度小于等于0.045mm的烧结六铝酸钙细粉（Al2O3=92.3%,CaO=6.6%）25 kg；粒度小于等于0.1mm的氧化铝细粉（Al2O3=99.2%）7kg；粒度小于等于50μm的Mn2O7粉末1 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入水溶性树脂3 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入Mn2O7粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体糊精3.5 kg，然后加入六铝酸钙细粉和氧化铝细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经110℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的CO和N2混合气体的气氛炉下以最高温度1350℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=67%，显气孔率=14%，常温抗折强度= 43MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=52MPa，XRD分析为SiC、六铝酸钙、刚玉相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例8：
原料称量及配料：粒度范围1～5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.0%）63 kg；粒度小于等于0.075mm的烧结尖晶石细粉（Al2O3=78.1%,MgO=21.4%）34 kg；粒度小于等于50μm的Mn2O5粉末3 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入水溶性树脂3 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入Mn2O5粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体酚醛树脂3 kg，然后加入尖晶石细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经150℃干燥；（5）干燥后的生坯于埋炭气氛下以最高温度1600℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=63%，显气孔率=17%，常温抗折强度=50 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=55MPa，XRD分析为SiC和尖晶石相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例9：
原料称量及配料：粒度范围1～3mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.0%）65 kg；粒度小于等于0.1mm的烧结尖晶石细粉（Al2O3=78.1%,MgO=21.4%）32kg；粒度小于等于0.1mm的氧化镁细粉（MgO=99.0%）1 kg；粒度小于等于50μm的Fe2O3粉末1 kg；粒度小于等于50μm的TiO2粉末1 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入5%聚乙烯醇水溶液2 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入Fe2O3和TiO2粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体酚醛树脂3 kg，然后加入尖晶石细粉和氧化镁细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经150℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的N2气氛炉下以最高温度1400℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=65%，显气孔率=16%，常温抗折强度= 25 MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=20MPa，XRD分析为SiC和尖晶石，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例10：
原料称量及配料：粒度范围0.5～2.5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=93.0%）65 kg；粒度小于等于0.1mm的氧化铝细粉（Al2O3=99.2%）25kg；粒度小于等于0.1mm的氧化镁细粉（MgO=99.0%）5 kg；粒度小于等于50μm的CeO2凝胶粉末5 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入10%纸浆溶液3 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入CeO2凝胶粉末，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体酚醛树脂3 kg，然后加入氧化铝细粉和氧化镁细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经150℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的N2气氛炉下以最高温度1420℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=65%，显气孔率=18%，常温抗折强度= 22MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=31MPa，XRD分析为SiC和尖晶石，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例11：
原料称量及配料：粒度范围1～3mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=97.0%）65 kg；粒度小于等于0.045mm的烧结尖晶石细粉（Al2O3=78.1%,MgO=21.4%）32.5 kg；浓度60%的磷酸1.5kg；粒度小于等于50μm的V2O5粉末1 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入5%聚乙烯醇水溶液1 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）在向碳化硅颗粒中加入由磷酸和V2O5粉末混合的固液混合物悬浮液，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入液体酚醛树脂1.5 kg、糠醛树脂1.5kg，然后加入尖晶石细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于钢制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经150℃干燥；（5）干燥后的生坯于埋炭气氛下以最高温度1500℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=65%，显气孔率=13%，常温抗折强度= 42MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=53MPa，XRD分析为SiC和尖晶石，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
实施例12：
原料称量及配料：粒度范围1～5mm的电熔碳化硅颗粒（SiC=98.5%）65kg；粒度小于等于0.075mm的烧结六铝酸钙细粉（Al2O3=92.3%,CaO=6.6%）32 kg；浓度为85%的磷酸3 kg。
制备过程：(1)将称取的碳化硅颗粒倒入混砂机中，加入纸浆粉1 kg，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液态浸润；（2）向碳化硅颗粒中加入浓磷酸，搅拌均匀，形成有包覆的碳化硅造粒料；（3）向造粒料中加入酚醛树脂2 kg，然后加入六铝酸钙细粉，搅拌均匀形成半干料；（4）将半干料置于木制模具中压制成型耐火材料生坯；（5）生坯经150℃干燥；（5）干燥后的生坯于流通的N2气氛炉下以最高温度1400℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
制品性能：制品中w(SiC)=65%，显气孔率=17%，常温抗折强度= 32MPa，高温抗折强度（埋炭，1400℃保温30min）=46MPa，XRD分析为SiC、六铝酸钙相，SEM分析显微结构均匀，1500℃保温3h坩埚抗煤渣侵蚀性与高铬砖相当。
将实施例1～12制备的试样与高铬砖（Cr2O3=85%）以及未采用该技术方案的具有相近材质的碳化硅-氧化物复合材料进行回转抗渣试验，实验渣为煤渣，试验温度1500±50℃，保温时间 8 h。试验结果，实施例1～12制备的试样与高铬砖侵蚀厚度≤2 mm，未采用该技术方案的具有相近材质的碳化硅-氧化物复合材料侵蚀厚度达5～7mm，表明实施例1～12的材料具有良好的耐渣侵蚀和耐高温冲刷性。

Claims (7)

1.一种高强碳化硅-氧化物复合材料，高强碳化硅-氧化物复合材料是一种经高温烧制的定形耐火制品，SiC质量分数60%～70%，显气孔率13%～18%，常温抗折强度20～50 MPa，1400℃高温抗折强度20～60 MPa；其特征在于：所述的碳化硅-氧化物复合材料由碳化硅颗粒、氧化物细粉以及特种氧化物添加剂构成；所述的碳化硅颗粒的粒度为大于等于0.5mm小于等于5mm，碳化硅颗粒的纯度为大于等于97%；所述的氧化物细粉为氧化铝、氧化镁、镁铝尖晶石、六铝酸钙中的一种，或氧化铝与氧化镁的组合，或氧化铝与镁铝尖晶石的组合，或氧化铝与六铝酸钙的组合；所述的氧化物细粉的粒度为小于等于0.1mm，氧化物细粉为工业级耐火原料，其纯度大于等于98.5%；所述的特种氧化物添加剂为V2O5、Mn2O7、Mn2O5、MnO2、TiO2、P2O5变价元素的高价态氧化物中的一种或组合；所述的碳化硅颗粒占整个原料固体总质量的60%～70%，所述的氧化物细粉占整个原料固体总质量的27%～39%，所述的特种氧化物添加剂占整个原料固体总质量的1%～5%；所述的碳化硅-氧化物复合材料，是一种经过还原气氛或惰性气氛下高温热处理的定形耐火制品，其最高热处理温度为1300～1600℃；所述的还原气氛或惰性气氛为埋炭、流通的CO、流通的氮气、流通的氩气中的一种或其混合。
2.如权利要求1所述的一种高强碳化硅-氧化物复合材料，其特征在于：所述的特种氧化物添加剂为V2O5、Mn2O7、Mn2O5、MnO2、TiO2、P2O5氧化物本身，或是经热处理后可以生成V2O5、Mn2O7、Mn2O5、MnO2、TiO2、P2O5氧化物的这类变价元素的高价态氧化物的氢氧化物或溶胶或凝胶前驱体。
3.如权利要求1所述的一种高强碳化硅-氧化物复合材料，其特征在于：所述的特种氧化物添加剂为固体粉末或液体或者固液混合物。
4.如权利要求3所述的一种高强碳化硅-氧化物复合材料，其特征在于：所述固体粉末的粒度为小于等于50μm。
5.制备权利要求1-4任一所述一种高强碳化硅-氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：将碳化硅颗粒与特种氧化物添加剂预先混合，使得特种氧化物添加剂均匀包裹在碳化硅颗粒表面，形成由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料；由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料、氧化物细粉、结合剂混合的半干料经压制成一定形状的坯体，在还原气氛或惰性气氛下以最高温度为1300～1600℃进行热处理；其具体步骤如下：
1）称取纯度大于等于97%、粒度大于等于0.5mm小于等于5mm的碳化硅颗粒，倒入混砂机中，加入液态黏结剂，搅拌使得碳化硅颗粒表面被液体浸润；
2）向碳化硅颗粒中加入特种氧化物添加剂，搅拌均匀，形成由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料；
3）向由特种氧化物添加剂包覆的碳化硅造粒料中加入耐火材料结合剂，然后加入粒度为小于等于0.1mm氧化物细粉，搅拌均匀，形成半干料；
4）将半干料置于钢制或木制模具中压制成型耐火材料生坯；
5）生坯经80～200℃干燥；
6）干燥后的生坯于还原气氛或惰性气氛下以最高温度1300～1600℃进行热处理，即得碳化硅-氧化物复合材料。
6.如权利要求5所述的所述一种高强碳化硅-氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述的液态黏合剂为聚乙烯醇、纸浆、水溶性树脂中的一种或组合。
7.如权利要求5所述的所述一种高强碳化硅-氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：所述的耐火材料结合剂为酚醛树脂、糠醛树脂、糊精中的一种或它们的组合。
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