[發明專利]一種ZrB2-SiC復合粉體及制備方法

有效

• 申請號: 201110258354.2
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102320850A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 劉新紅;鐘香崇;周超杰;賈全利;葛鐵柱;張磊
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/58;C04B35/565;C04B35/626
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域

???本發明屬于無機非金屬材料技術領域，涉及一種高性能陶瓷粉料或新型耐火材料及制備方法，具體涉及一種ZrB₂-SiC復合粉體及制備方法。

技術背景

ZrB₂具有較高的熔點，較低的熱膨脹系數，較高的導熱性以及優良的抗熱震性和抗侵蝕性，ZrB₂在1100℃以下的氧化氣氛中還具有較好的抗氧化能力，因此其在超高溫陶瓷和耐火材料等領域具有較好的應用前景。

但當溫度超過1100℃時，由于氧化生成的B₂O₃揮發致使其抗氧化能力迅速下降，這限制了ZrB₂在較高溫度下的應用，并且由于ZrB₂的價格較高，限制了其在耐火材料中的大量應用。已有研究表明SiC與ZrB₂復合制備的材料具有優良的高溫性能，且SiC的引入可以解決ZrB₂的高溫抗氧化性差的問題。因此以ZrB₂和SiC為原料制備超高溫陶瓷成為目前研究的新熱點。

工業上制備ZrO₂大都采用電熔鋯英石脫硅而成，馬北越等以鋯英石和炭黑為原料在氬氣氣氛中于1600℃合成了ZrO₂-SiC復合粉體（馬北越，于景坤，譚誠.?碳熱還原鋯英石合成ZrO₂-SiC復合材料.?耐火材料，2007,41（4）：252~254），將SiO₂轉化為SiC，提高了原料的附加值。

含碳耐火材料最大的弱點是碳的氧化，馬北越等將所合成的ZrO₂-SiC復合粉體用于Al₂O₃-C材料，明顯改善了Al₂O₃-C材料的抗氧化性（馬北越，于景坤，孫勇.?ZrO₂-SiC復合材料的合成及其添加對Al₂O₃-C質耐火材料抗氧化性能的影響.金屬學報，2007,43（10）：1059-1064），主要原因在于SiC氧化形成一層保護膜阻止氧化進一步發生。

目前超高溫陶瓷材料以ZrB₂和SiC為原料，不僅原料價格昂貴，因為ZrB₂和SiC都為共價鍵的非氧化物，與原位合成的相比，粒度相對較大，活性相對較低，因此燒結致密化非常困難，制備工藝復雜。因此用鋯英石碳熱還原合成高性能ZrB₂-SiC復合粉體是較經濟適用的方法，對天然原料的品味升級具有積極意義。

目前用鋯英石碳熱還原合成ZrB₂-SiC復合粉體的研究很少，王海龍等以鋯英石、碳化硼和石墨或活性炭為原料，在1500~1600℃下合成了ZrB₂-SiC復合粉體（?王海龍；范冰冰；張銳；盧紅霞；馮倫；陳德良.一種低成本制備二硼化鋯/碳化硅復合粉料的方法，申請號：CN102020467A）。本發明人經過反復的實驗發現該專利技術還存在以下不足有待改進：1、該專利技術采用了成本較高的碳化硼作原料，造成產品價格上升；2、生產工藝中采用了較高的溫度也增加了產品的生產成本；3、有較多的鋁酸鹽副產物，鋁酸鹽對耐火材料的高溫性能有不利影響。

發明內容

為了解決目前ZrB₂價格昂貴、大量用于耐火材料受到限制的問題，本發明的目的是提供一性能更優良，價格更低廉的用于耐火材料的ZrB₂-SiC復合粉體。

本發明的另一個目的是提供一種利用廉價的原料、采用更簡單的工藝制備出附加值高、性能優良ZrB₂-SiC復合粉體制備方法。

實現本發明第一個目的的技術方案以下述方式實現：

一種ZrB₂-SiC復合粉體，它是以鋯石英砂、硼質原料和碳質原料為主要原料經混合、研磨、經1350~1480℃加熱而成；硼質原料以B₂O₃計，碳質原料以C元素計，其各組分原料的重量百分比為ZrSiO₄?37~63wt%，B₂O₃?16~32wt%，C20~28wt%；