氧化鋁-碳化硅復合粉體的制備方法

專利名稱：氧化鋁-碳化硅復合粉體的制備方法
技術領域：
本發明屬于復合粉體制備技術，具體來說是以含A1203， Si02的工業廢棄物和天然礦物 以及含碳材料等為原料，通過碳熱還原法合成氧化鋁一碳化硅復合粉體的技術。
背景技術：
由于氧化鋁具有優良的抗渣侵蝕性能、高的熔點、硬度以及強度，而被廣泛地應用于冶 金、玻璃以及化工等領域。碳化硅的熔點高、熱膨脹系數小、耐侵蝕和抗熱震性好，在冶金、 化工、電子以及建材等領域得到廣泛應用。特別是使用上述兩種原料制備的復合材料具有更 優良的抗熱震性能、抗渣侵蝕性能以及高溫強度和韌性。但在制備復合材料的過程中，常存 在引入物在基相中分散不夠均勻以及超微粉引入物價格昂貴等問題，從而易降低復合材料的 使用性能，提高其生產成本。

發明內容
本發明以含A1203, Si02的工業廢棄物和天然礦物以及含碳材料等為原料，通過調整原 料配比、加熱溫度、保溫時間及硅粉添加量等參數，利用碳熱還原反應在高溫氣氛爐內合成 氧化鋁一碳化硅復合粉體。其優點在于制備工藝簡單，所用原料價格便宜，加工成本低，合 成的復合粉體性能好。


下面結合附圖以使用粉煤灰和碳黑原料為例對本發明作進一步說明
圖1為Al203-Si02-C體系的優勢區域圖。圖1中(a)為碳熱還原二氧化硅生成碳化硅的反 應，艮口， Si02(s)+3C(s)=SiC(s)+2CO(g)，該反應為主反應；(b)為氧化鋁和碳黑的反應，艮P， 2Al203(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g)，該反應為副反應。其中，(I)區為Al203(s)+Si02(s)+C(s) 穩定存在區域；(II)區為Al203(s)+SiC(s)+C(s)穩定存在區域；(m)區為Al4C3(s)+SiC(s)+C(s)
穩定存在區域。
粉煤灰中的A1203， SiCb和C在氣氛爐內加熱過程中可能發生以下反應
Si02(s)+C(S)=SiO(g)+CO(g) (1)
SiO(g)+2C(s)=SiC(s)+CO(g) (2)
Si02(s)+3C(s)=SiC(s)+2CO(g) (3)
Al203(s)+C(s)=Al202(g)+CO(g) (4)Al203(s)+2C(s)=Al20(g)+2CO(g) ^
2Al202(g)+7C(s)=Al4C3(s)+4CO(g) (6)
2Al20(g)+5C(s)=Al4C3(s)+2CO(g) (7)
2Al203(s)+9C(s)=Al4C3(s)+6CO(g) (8)
由式(1) (8)可知，A1203-Si02-C體系中的反應過程復雜，如果控制不好加熱溫度、爐內氣氛
以及碳加入量等，原料中的Al203有可能被還原成AUC3。
因此，若要獲得氧化鋁一碳化硅復合粉體，需要在加熱過程中控制爐內CO壓力、選擇 合適的加熱溫度以及調整其他工藝參數等。
圖2為碳熱還原法合成氧化鋁一碳化硅復合粉體的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1:
以粉煤灰和碳黑為原料，配料組成n(C)/n(Si02)(配碳量)為1.0-6.0, Ar氣流量為0.5-2.0 L/min，煅燒溫度為1200~2000°C，恒溫時間為2~12h，可以合成出性能良好的氧化鋁一碳化 硅復合粉體。
實施例2:
以葉蠟石和無煙煤為原料，配料組成n(C)/n(Si02)(配碳量)為1.0 6.0，N2氣流量為0.5~2.0 L/min,煅燒溫度為1200~2000°C，恒溫時間為2~12h，可以合成出性能良好的氧化鋁一碳化 硅復合粉體。
權利要求
1. 一種氧化鋁—碳化硅復合粉體的制備方法，其特征在于以含Al2O3，SiO2的工業廢棄物和天然礦物以及含碳材料等為原料，通過碳熱還原法制備氧化鋁—碳化硅復合粉體。
全文摘要
本發明屬于復合粉體制備技術，具體來說是以含Al₂O₃，SiO₂的工業廢棄物和天然礦物以及含碳材料等為原料，通過調整原料配比、加熱溫度、保溫時間及硅粉添加量等參數，利用碳熱還原法在高溫氣氛爐內合成氧化鋁-碳化硅復合粉體。其優點在于制備工藝簡單，所用原料價格便宜，且合成的復合粉體性能好。
文檔編號C01F7/02GK101423235SQ200810229050
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者翟玉春, 馬北越 申請人:東北大學