[發(fā)明專利]一種ZrC陶瓷先驅體，ZrC陶瓷及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210436449.3
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102887709A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉榮軍;嚴春雷;張長瑞;曹英斌;王思青;李斌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/622
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明

技術領域

本發(fā)明涉及陶瓷領域，特別地，涉及一種ZrC陶瓷先驅體溶液，本發(fā)明的另一方面還提供了由前述ZrC陶瓷先驅體溶液制備而成的ZrC陶瓷及ZrC陶瓷的制備方法。?

背景技術

航天飛機、高超聲速導彈、可重復使用運載器等高超聲速飛行器以高速度、高可靠性逐漸成為航空航天和武器系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，將在未來國家安全和發(fā)展中發(fā)揮重要作用。耐超高溫陶瓷及其復合材料以其具有的抗熱震性好、抗燒蝕性能優(yōu)異等特性，成為制備高超聲速飛行器結構件的最有前途的候選材料之一。耐超高溫陶瓷基體主要包括難熔金屬的碳化物、硼化物如ZrC、TiC、HfC、NbC、TiB₂、ZrB₂、TaB₂、HfB₂等。陶瓷先驅體是制備耐超高溫陶瓷及其復合材料的關鍵原料，陶瓷先驅體的成分決定了能否成功制備耐超高溫陶瓷，以及制成的超高溫陶瓷性能的優(yōu)劣。?

對于耐超高溫陶瓷先驅體要求主要有四點：第一，在常溫下應為液體，或能溶于有機溶劑得到溶液，或能在加溫時熔化成液體，在使用過程中具有適當?shù)牧鲃有裕坏诙⒕哂辛己玫脑唤宦?lián)能力；第三、較高的陶瓷產(chǎn)率；第四、能長時間存放、成本低。?

現(xiàn)有技術中的耐超高溫陶瓷先驅體有ZrC陶瓷先驅體，使用的鋯源通常是ZrC的烷氧基化合物，ZrC的烷氧基化合物對水分敏感，工藝可操作性差且成本較高。而耐超高溫陶瓷的制備方法主要采用溶膠-凝膠法制備，通常是以機械混合的方式將含鋯源、碳源的化合物制成溶液，溶液通過升溫交聯(lián)，再高溫裂解制得所需陶瓷基體，雖然制備方法簡單，但溶膠久置或加熱后容易凝膠化或沉淀，不能長時間存放，制備的陶瓷產(chǎn)物產(chǎn)率低，純度不高。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種ZrC陶瓷先驅體，由其制得的ZrC陶瓷及ZrC陶瓷的制備方法，以解決現(xiàn)有技術中ZrC陶瓷先驅體工藝可操作性差，久置或加熱后容易凝膠化或沉淀，不能長時間存放，ZrC陶瓷產(chǎn)率低，純度不高的技術問題。?

為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種ZrC陶瓷先驅體，其特征在于，包括鋯源、碳源、二齒配體與溶劑，鋯源、碳源、二齒配體與溶劑的摩爾比為1∶1～3∶1～2∶2～9。?

進一步地，鋯源為ZrOCl₂·8H₂O。?

進一步地，碳源為酚醛樹脂。?

進一步地，二齒配體為乙酰丙酮、水楊酸或乙二醇。?

進一步地，溶劑為無水乙醇。?

一種由前述陶瓷先驅體制備而成的ZrC陶瓷。?

一種ZrC陶瓷的制備方法，包括以下步驟，?

(1)將權利要求1～5中任意一項的ZrC陶瓷先驅體溶液在反應溫度為100～250℃下進行交聯(lián)反應0.5～4h；?

(2)在惰性氣氛下或真空條件下，在裂解反應溫度為1400～1600℃進行裂解反應0.5～2h，得到ZrC陶瓷。?

進一步地，交聯(lián)反應溫度為160～180℃。?

進一步地，裂解反應溫度為1500～1550℃。?

本發(fā)明具有以下有益效果：?

本發(fā)明提供的ZrC陶瓷先驅體溶液，加入了二齒配體，使二齒配體和鋯源形成了具有穩(wěn)定芳香性結構的配合中間體，與碳源在室溫下不容易分相或產(chǎn)生沉淀，解決了現(xiàn)有技術中ZrC陶瓷先驅體結構不穩(wěn)定，長久放置容易產(chǎn)生沉淀或分相的問題。?

本發(fā)明提供的ZrC陶瓷及其制備方法，由于鋯源與碳源互溶更徹底，結合更緊密，降低了碳源與鋯源之間結合過程中的能量損失，使ZrC陶瓷先驅體進行交聯(lián)和裂解反應過程中，裂解溫度更低，裂解轉化后得到的ZrC陶瓷產(chǎn)物的純度更高、結晶性更好，晶粒細小、均勻。?

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。?

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：?

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的紅外光譜圖；?

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的先驅體存放三天后的照片；?

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的XRD圖譜；?

圖4是本發(fā)明對比例的XRD圖譜；?

圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的SEM圖；?

圖6是本發(fā)明對比例的SEM圖；?

圖7是本發(fā)明實施例1～3的XRD圖譜。?

具體實施方式