碳热还原法制备α-Al₂O₃晶须的方法

摘要

本发明涉及一种碳热还原制备金属硅和α-Al2O3晶须方法，采用含二氧化硅和三氧化二铝的物料(如粉煤灰、铝土矿和赤泥)为原料，碳为还原剂。在高温炉内控制温度1200℃～2000℃进行还原，后在500℃～1000℃进行冷凝，获得单质硅和α-Al2O3晶须。将硅分离后获得的α-Al2O3晶须直径均匀，为2μm～5μm，晶须长度100μm～200μm，长径比为20～100，且工艺流程短、成本低、得率高。本发明方法制备的α-Al3O3晶须具有高比强度、高比模量和高温抗氧化等优越的综合性能，主要用于高性能复合材料，尤其是高温结构陶瓷材料。

主权项

一种碳热还原法制备α‑Al2O3晶须的方法，其特征是制备工序如下：A：预处理将任意含量二氧化硅和三氧化二铝的物料与碳质还原剂各自磨成50～80目的细粉，按物料与碳质还原剂的质量比＝12∶0.5～20的配比进行配料，混合均匀，压块，并置于加热炉内的坩埚中；B：碳热还原将炉内温度控制在1200～2000℃，在坩埚中发生如下反应：C+SiO2＝SiO↑+CO↑2C+Al2O3＝Al2O↑+2CO↑生成SiO气体和Al2O气体，反应时间为5～75分钟；C：冷却歧化反应工序B生成的SiO气体和Al2O气体在坩埚里上升的过程中，随着温度降低到700℃～1000℃之间，发生歧化反应：2SiO＝Si+SiO23Al2O＝4Al+Al2O3生成α‑Al2O3晶核和金属铝、金属硅和二氧化硅；D：铝热还原将加热炉的温度降低到500℃～700℃，工序C所生成的金属铝和二氧化硅发生铝热还原反应：Al+SiO2＝Si+Al2O3生成Al2O3，最后在所生成的α‑Al2O3晶核上结晶为α‑Al2O3晶须。