多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：以28~90wt%的菱鎂礦粉、5~20wt%的黏土粉和5~67wt%的Al(OH)3粉為原料混合，外加所述原料5~15wt%的水，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110℃條件下干燥16~48小時(shí)，然后在1300~1600℃條件下保溫3~10小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。其中：菱鎂礦粉、Al(OH)3粉和黏土粉的粒徑均小于88μm；成型為機(jī)械壓制成型、或?yàn)槭止v打成型、或?yàn)闈沧⒊尚?。本發(fā)明具有環(huán)境友好、物相組成可控、氣孔尺寸可控和體積可控的特點(diǎn)，所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料顯氣孔率高、強(qiáng)度高和高溫性能好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合陶瓷材料【技術(shù)領(lǐng)域】。尤其涉及一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶 石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隔熱耐火材料作為高溫窯爐的保溫材料，對(duì)高溫工業(yè)的節(jié)能降耗有著重要意義， 這使得隔熱耐火材料的發(fā)展越來(lái)越受到關(guān)注。目前應(yīng)用比較廣泛的隔熱耐火材料包括硅藻 土耐火材料、鈣長(zhǎng)石質(zhì)耐火材料、黏土質(zhì)隔熱耐火材料、莫來(lái)石質(zhì)隔熱耐火材料、高鋁質(zhì)隔 熱耐火材料、方鎂石-鎂橄欖石隔熱耐火材料等。這些隔熱耐火材料的晶相組成一般為單 相或兩相。
[0003] 目前關(guān)于多相隔熱耐火材料的研究很少，如文獻(xiàn)技術(shù)(李啟偉等，堿性隔熱耐火材 料的組成、結(jié)構(gòu)與性能研究，硅酸鹽通報(bào)，2014,第7期）以A1 203與Si02含量較高的菱鎂礦 粉和黏土為原料制得了多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石陶瓷材料，但其使用溫度較低，只能 在低于1300°C的工作環(huán)境使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好、物相組成可控、氣孔尺寸可控和體積可控 的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法，用該方法制備的多孔方鎂 石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料顯氣孔率高、強(qiáng)度高和高溫性能好。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：以28?90wt%的菱鎂礦粉、5?20wt%的 黏土粉和5飛7wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述原料5~15wt%的水，攪拌均勻，成型； 再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥16~48小時(shí)，然后在130(Tl60(rC條件下保溫：Γ10 小時(shí)，，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0006] 上述技術(shù)方案中：菱鎂礦粉、黏土粉和A1 (0Η)3粉的徑均小于88Mm ;成型為機(jī)械壓 制成型、或?yàn)槭止v打成型、或?yàn)闈沧⒊尚汀?br> [0007] 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果： 本發(fā)明利用菱鎂礦和A1 (0H) 3自身分解原位產(chǎn)生貫通狀氣孔，避免了因添加造孔劑形 成C02所造成的二次污染，有利于環(huán)境保護(hù)；分解后的原料原位反應(yīng)生成方鎂石、鎂橄欖石 和尖晶石，形成了方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石分布均勻的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù) 合陶瓷材料，具有更佳的高溫性能，能使用在更高溫度的工作環(huán)境中。同時(shí)，還具有物相組 成、顯氣孔率、氣孔孔徑可控的優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為方鎂 石、鎂橄欖石和尖晶石，氣孔結(jié)構(gòu)為貫通狀，顯氣孔率為35飛3%，體積密度為1. 35~2. 38g/ cm3,方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石分布均勻，常溫耐壓強(qiáng)度為Γ65ΜΡ的產(chǎn)品。
[0009] 因此，本發(fā)明具有環(huán)境友好、物相組成可控、氣孔尺寸可控和體積可控的特點(diǎn)，所 制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料顯氣孔率高、強(qiáng)度高和高溫性能好，能 使用在低于1600°C的工作環(huán)境。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0011] 在本【具體實(shí)施方式】中：菱鎂礦粉、A1 (0H) 3粉和黏土粉的粒徑均小于88Mffl。以下實(shí) 施例中不再贅述。
[0012] 實(shí)施例1 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。以28~32wt%的菱 鎂礦粉、5?8wt%的黏土粉和63?67wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述原料6?9wt%的 水，攪拌均勻，機(jī)械壓制成型；再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥16~24小時(shí)，然后在 140(Tl60(rC條件下保溫:Γ5小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0013] 其中：機(jī)械壓制成型的壓力為2(T50MPa。
[0014] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為51~63% ;常溫耐壓強(qiáng)度為4~16MPa ;體積 密度為 1. 35?1. 52g/cm3。
[0015] 實(shí)施例2 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。以32~45wt%的菱 鎂礦粉、5?8wt%的黏土粉和5(T63wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述原料5?9wt%的 水，攪拌均勻，機(jī)械壓制成型；再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥16~24小時(shí)，然后在 140(Tl60(rC條件下保溫:Γ5小時(shí)，，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0016] 其中：機(jī)械壓制成型的壓力為3(T60MPa。
[0017] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為48飛9% ;體積密度為1. 4(Tl. 60g/cm3 ;常 溫耐壓強(qiáng)度為8?20MPa。
[0018] 實(shí)施例3 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。以45飛Owt%的菱 鎂礦粉、5?8wt%的黏土粉和45?50wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述原料5?9wt%的 水，攪拌均勻，機(jī)械壓制成型；再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥16~24小時(shí)，然后在 140(Tl60(rC條件下保溫:Γ6小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0019] 其中：機(jī)械壓制成型的壓力為4(T80MPa。
[0020] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為42飛2% ;體積密度為1. 55?1. 72g/cm3 ;常 溫耐壓強(qiáng)度為l(T24MPa。
[0021] 實(shí)施例4 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。以5(T60wt%的菱鎂 礦粉、5?8wt%的黏土粉和35?45wt%的A1 (0H) 3粉混合，外加所述原料5?9wt%的水，攪拌均 勻，機(jī)械壓制成型；再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥16~24小時(shí)，然后在140(Tl60(rC 條件下保溫:Γ8小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0022] 其中：機(jī)械壓制成型的壓力為3(T80MPa。
[0023] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為45飛6% ;體積密度為1. 6(Tl. 78g/cm3 ;常 溫耐壓強(qiáng)度為15?30MPa。
[0024] 實(shí)施例5 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。以5(T70wt%的菱 鎂礦粉、l(T20wt%的黏土粉和20?35wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述原料5?8wt% 的水，攪拌均勻，機(jī)械壓制成型；再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥16~24小時(shí)，然后在 130(Tl50(rC條件下保溫:Γ5小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0025] 其中：機(jī)械壓制成型的壓力為20?50MPa。
[0026] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為42~52% ;體積密度為1. 68~2. lOg/cm3 ;常 溫耐壓強(qiáng)度為18?38MPa。
[0027] 實(shí)施例6 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法：以65~80wt%的菱 鎂礦粉、6?18wt%的黏土粉和l(T22wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述原料l(Tl5wt% 的水，攪拌均勻，澆注成型；再將成型后的坯體在ll〇°C條件下干燥3(Γ48小時(shí)，然后在 140(n550°C條件下保溫6~10小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0028] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為4(Γ50% ;體積密度為1. 75?2. 30g/cm3 ;常 溫耐壓強(qiáng)度為2(T40MPa。
[0029] 實(shí)施例7 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法。以7(T90wt%的菱 鎂礦粉、5?15wt%的黏土粉和5?15wt%的A1 (0H)3粉為原料，混合，外加所述原料8?10wt% 的水，攪拌均勻，搗打成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥2(Γ30小時(shí)，然后在 145(T160(TC條件下保溫5~8小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。
[0030] 本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物相為分 布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石；顯氣孔率為36~45% ;體積密度為1. 82~2. 38g/cm3 ;常 溫耐壓強(qiáng)度為38?65MPa。
[0031] 本【具體實(shí)施方式】利用菱鎂礦和A1 (OH) 3自身分解原位產(chǎn)生貫通狀氣孔，避免了因 添加造孔劑形成co2所造成的二次污染，有利于環(huán)境保護(hù)；分解后的原料原位反應(yīng)生成方鎂 石、鎂橄欖石和尖晶石，形成了方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石分布均勻的多孔方鎂石-鎂橄欖 石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料，具有更佳的高溫性能，能使用在更高溫度的工作環(huán)境中。同時(shí)， 還具有物相組成、顯氣孔率、氣孔孔徑可控的優(yōu)點(diǎn)。
[0032] 本【具體實(shí)施方式】所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料：主要物 相為分布均勻的方鎂石、鎂橄欖石和尖晶石，氣孔結(jié)構(gòu)為貫通狀；顯氣孔率為35飛3% ;體積 密度為1. 35?2. 38g/cm3 ;常溫耐壓強(qiáng)度為4?65MP。
[0033] 因此，本【具體實(shí)施方式】具有環(huán)境友好、物相組成可控、氣孔尺寸可控和體積可控的 特點(diǎn)，所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料顯氣孔率高、強(qiáng)度高和高溫性
【權(quán)利要求】
1. 一種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法，其特征在于以 28?90wt%的菱鎂礦粉、5?20wt%的黏土粉和5?67wt%的A1 (0H) 3粉為原料，混合，外加所述 原料5~15wt%的水，攪拌均勻，成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥16~48小時(shí)，然 后在130(Tl60(rC條件下保溫:Γ10小時(shí)，即得多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材 料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 其特征在于所述菱鎂礦粉的粒徑小于88Mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 其特征在于所述A1 (0H) 3粉的粒徑小于88Mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 其特征在于所述黏土粉的粒徑小于88Mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法， 其特征在于所述的成型為機(jī)械壓制成型、或?yàn)槭止v打成型、或?yàn)闈沧⒊尚汀?br> 6. -種多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料，其特征在于所述多孔方鎂 石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料是根據(jù)權(quán)利要求1~5項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的多孔方鎂 石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料的制備方法所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石 復(fù)合陶瓷材料。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK104086206SQ201410361846
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】鄢文, 李楠, 李啟偉, 林小麗, 陳俊峰 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)