[發明專利]一種PrMgAl11O19耐高溫陶瓷材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210062592.0
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102584236A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 閔鑫;房明浩;黃朝輝;劉艷改;馬斌;關鳴;錢婷婷
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

一種PrMgAl₁₁O₁₉耐高溫陶瓷材料的制備方法，屬于耐高溫隔熱材料技術領域。

背景技術：

“節能減排”是當今世界經濟與社會發展的大勢所趨。中國是目前世界上第二大能源生產國和消費國，但能源利用率較低，從各國能源利用率情況來看，如節能工作做得好的日本，能源利用率已達到57％，美國達到51％以上，歐共體國家平均為42％左右。而我國的能源利用率大約30％左右。對此中國政府明確提出了到2020年單位國內生產總值能源消耗比2005年降低40～45％左右的目標。我國工業能源消費量占全國能源消費總量的70％，國家發改委和科技部聯合頒布的《中國節能技術政策大綱》將工業節能列為我國節能工作的重點，并將節能新材料作為鼓勵和支持的節能技術研究開發，產業發展和節能項目重點投資技術方向的主要內容之一。

在工業生產中，工業窯爐是高溫工業生產重要的熱工設備，同時也是主要耗能裝備，尤其在冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及機電企業中的熱加工過程中，工業窯爐的能耗可占總能耗的40～70％。然而各種工業窯爐的熱損失一般都很大，在大多數情況下，它們的熱效率都較低，能源利用率不到30％，然而我國在工業窯爐方面的能耗比國外先進國家高30％～180％。因此，從工業爐節約能源的戰略目標來看，研究和采用高效輕質耐高溫隔熱爐襯材料和優化爐襯結構、減少工業爐爐襯的蓄熱損失及散熱損失是節約能源重要的技術方向。根據傅立葉導熱定理，工業窯爐的散熱損失與爐襯耐高溫隔熱材料的導熱系數成正比，降低爐襯耐高溫隔熱材料的導熱系數能有效減少工業窯爐的散熱損失。

目前，在工業窯爐爐襯等領域使用的主要耐高溫隔熱材料的基體材質主要是氧化鋁質、莫來石質、氧化鎂質、鎂鋁尖晶石質、石墨質以及氧化鋯質材料。這些材料體系中的氧化鋁、氧化鎂和尖晶石等陶瓷存在熱導率較高，使用過程中節能效果較差；而氧化鋯基陶瓷具有較低的熱導率，但其本身具有難以克服的缺陷如存在高溫相變(高溫下長期使用其穩定劑如Y₂O₃等會發生溶出現象)和氧化鋯基陶瓷中的氧空位會使該材料具有氧離子傳導能力過強的特性，長期使用會使材料失效，而且氧化鋯的密度和原料價格都相對比較高，實際應用較少。因此，尋找具有更高性能和更低成本的新型隔熱耐高溫陶瓷材料，突破ZrO₂系陶瓷的壽命極限，研制開發全新隔熱材料，尋找一些具有更高相穩定性的低導熱材料，使其能在更高溫度下長時間使用，一直是耐高溫隔熱材料研究中的一個重要方向。

鎂基六鋁酸鐠(PrMgAl₁₁O₁₉)作為稀土六鋁酸鹽LnMAl₁₁O₁₉(Ln＝La～Gd，M＝Mg，Mn?to?Zn)材料中的一種，繼承了鎂基六鋁酸鑭(LaMgAl₁₁O₁₉)材料的優良性能，其彈性模量低，熔點高，有較強的結構和熱化學穩定性，作為一種新型低導熱耐高溫陶瓷材料具有較好的應用前景。相對于氧化釔部分穩定的氧化鋯基陶瓷材料而言，PrMgAl₁₁O₁₉獨特的畸變六方磁鉛石結構使其具有低的氧擴散速率并決定其晶體里板片狀的結晶習性，板片狀晶粒隨機排列能平衡結構中的微氣孔，有助于降低PrMgAl₁₁O₁₉材料的熱導率；同時這種片狀結構具有很好的抗燒結性，當制品在高溫下長期使用的過程中可以保持好的體積穩定性；同時PrMgAl₁₁O₁₉陶瓷具有低的密度和原料價格和更高的高溫相穩定性。此外，PrMgAl₁₁O₁₉陶瓷與傳統高溫隔熱材料氧化鋁、氧化鎂和尖晶石和莫來石等陶瓷相比，具有顯著的低熱導率。因此，PrMgAl₁₁O₁₉陶瓷所具備的這些獨特的性能，使其在高溫領域作為耐高溫隔熱材料方面具有潛在的應用前景。