[发明专利]一种PrMgAl11O19耐高温陶瓷材料的制备方法

说明书

技术领域：

一种PrMgAl₁₁O₁₉耐高温陶瓷材料的制备方法，属于耐高温隔热材料技术领域。

背景技术：

“节能减排”是当今世界经济与社会发展的大势所趋。中国是目前世界上第二大能源生产国和消费国，但能源利用率较低，从各国能源利用率情况来看，如节能工作做得好的日本，能源利用率已达到57％，美国达到51％以上，欧共体国家平均为42％左右。而我国的能源利用率大约30％左右。对此中国政府明确提出了到2020年单位国内生产总值能源消耗比2005年降低40～45％左右的目标。我国工业能源消费量占全国能源消费总量的70％，国家发改委和科技部联合颁布的《中国节能技术政策大纲》将工业节能列为我国节能工作的重点，并将节能新材料作为鼓励和支持的节能技术研究开发，产业发展和节能项目重点投资技术方向的主要内容之一。

在工业生产中，工业窑炉是高温工业生产重要的热工设备，同时也是主要耗能装备，尤其在冶金、建材、陶瓷、玻璃、化工及机电企业中的热加工过程中，工业窑炉的能耗可占总能耗的40～70％。然而各种工业窑炉的热损失一般都很大，在大多数情况下，它们的热效率都较低，能源利用率不到30％，然而我国在工业窑炉方面的能耗比国外先进国家高30％～180％。因此，从工业炉节约能源的战略目标来看，研究和采用高效轻质耐高温隔热炉衬材料和优化炉衬结构、减少工业炉炉衬的蓄热损失及散热损失是节约能源重要的技术方向。根据傅立叶导热定理，工业窑炉的散热损失与炉衬耐高温隔热材料的导热系数成正比，降低炉衬耐高温隔热材料的导热系数能有效减少工业窑炉的散热损失。

目前，在工业窑炉炉衬等领域使用的主要耐高温隔热材料的基体材质主要是氧化铝质、莫来石质、氧化镁质、镁铝尖晶石质、石墨质以及氧化锆质材料。这些材料体系中的氧化铝、氧化镁和尖晶石等陶瓷存在热导率较高，使用过程中节能效果较差；而氧化锆基陶瓷具有较低的热导率，但其本身具有难以克服的缺陷如存在高温相变(高温下长期使用其稳定剂如Y₂O₃等会发生溶出现象)和氧化锆基陶瓷中的氧空位会使该材料具有氧离子传导能力过强的特性，长期使用会使材料失效，而且氧化锆的密度和原料价格都相对比较高，实际应用较少。因此，寻找具有更高性能和更低成本的新型隔热耐高温陶瓷材料，突破ZrO₂系陶瓷的寿命极限，研制开发全新隔热材料，寻找一些具有更高相稳定性的低导热材料，使其能在更高温度下长时间使用，一直是耐高温隔热材料研究中的一个重要方向。

镁基六铝酸镨(PrMgAl₁₁O₁₉)作为稀土六铝酸盐LnMAl₁₁O₁₉(Ln＝La～Gd，M＝Mg，Mn to Zn)材料中的一种，继承了镁基六铝酸镧(LaMgAl₁₁O₁₉)材料的优良性能，其弹性模量低，熔点高，有较强的结构和热化学稳定性，作为一种新型低导热耐高温陶瓷材料具有较好的应用前景。相对于氧化钇部分稳定的氧化锆基陶瓷材料而言，PrMgAl₁₁O₁₉独特的畸变六方磁铅石结构使其具有低的氧扩散速率并决定其晶体里板片状的结晶习性，板片状晶粒随机排列能平衡结构中的微气孔，有助于降低PrMgAl₁₁O₁₉材料的热导率；同时这种片状结构具有很好的抗烧结性，当制品在高温下长期使用的过程中可以保持好的体积稳定性；同时PrMgAl₁₁O₁₉陶瓷具有低的密度和原料价格和更高的高温相稳定性。此外，PrMgAl₁₁O₁₉陶瓷与传统高温隔热材料氧化铝、氧化镁和尖晶石和莫来石等陶瓷相比，具有显著的低热导率。因此，PrMgAl₁₁O₁₉陶瓷所具备的这些独特的性能，使其在高温领域作为耐高温隔热材料方面具有潜在的应用前景。