[發明專利]一種原位反應熱壓制備鋯鋁硅碳陶瓷塊體材料的方法

無效

• 申請號: 200810010615.7
• 申請日: 2008-03-12
• 公開（公告）號: CN101531514A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 周延春;何靈峰;包亦望
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C04B35/515
• 分類號: C04B35/515;C04B35/52;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及耐超高溫陶瓷的制備技術，特別提供了一種原位反應熱壓制備鋯鋁硅碳(Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅)陶瓷塊體材料的方法。

背景技術

鋯鋁硅碳(Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅)陶瓷塊體材料是新型的耐超高溫、抗氧化的三元材料。它們綜合了高模量、高硬度、抗氧化、耐腐蝕、高電導率、熱導率、較強的破壞容忍性等優點。在航空、航天、核工業、超高溫結構件等高新技術領域都有廣泛的應用前景。盡管鋯鋁硅碳(Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅)塊體材料具有如此優異的性能，制備上的困難限制了對其性能的研究與它的應用。迄今為止關于鋯鋁硅碳(Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅)陶瓷塊體材料制備方面的文獻報道只有兩篇。文獻1(J.Mater.Res.(材料研究學報)22(2007)2888)和文獻2(J.Solid?State?Chem.(固態化學雜志)180(2007)1809)中用電脈沖燒結技術在1700℃，40MPa壓力下分別燒結了Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅體材料。他們先在真空爐里合成Zr₃[Al(Si)]₄C₆、Zr₂[Al(Si)]₄C₅粉，然后把獲得的粉體燒結成塊體。這種非原位合成的方法過程復雜，樣品成型尺寸較小，不利于測試材料的力學性能和將來的應用。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種原位反應熱壓制備鋯鋁硅碳(Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅)超高溫陶瓷塊體材料的方法。該方法以Zr粉、Al粉、Si粉和C粉為原料，在較低溫度，短時間內合成了高純度、致密的鋯鋁硅碳(Zr₃[Al(Si)]₄C₆和Zr₂[Al(Si)]₄C₅)塊體材料，可以解決現有非原位合成的方法過程復雜、樣品成型尺寸較小等問題。

本發明的技術方案如下：

一種原位反應熱壓制備鋯鋁硅碳陶瓷塊體材料的方法，該方法特征在于：

1)原料組成及成分范圍：

以Zr粉、Al粉、Si粉和C粉為原料，按化學計量比，Zr:Al:Si:C＝(2-3):(3-5):(0.3-1.5):(4-7)；

按化學計量比，Zr:Al:Si:C＝3:(3-5):(0.3-1.5):(5-7)，合成單相Zr₃[Al(Si)]₄C₆；

按化學計量比，Zr:Al:Si:C＝2:(3-5):(0.3-1.5):(4-6)，合成單相Zr₂[Al(Si)]₄C₅；

合成Zr₃[Al(Si)]₄C₆、Zr₂[Al(Si)]₄C₅復合材料時，化學計量比在以上兩個比例之間調節。

2)制備工藝：