[發(fā)明專利]一種超高溫碳化鉿陶瓷納米粉體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611004790.6
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106588018B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝巍;趙曉峰;郭芳威;肖平;王欣;王冠;張啟暉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/626;B82Y30/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

本發(fā)明涉及一種超高溫碳化鉿陶瓷納米粉體的制備方法，將無水蔗糖均勻分散于去離子水中，加入混合模板劑，攪拌獲得均勻透明的前驅(qū)溶液，倒入水熱釜中，密封后置于電熱鼓風(fēng)干燥箱中反應(yīng)，然后冷卻到室溫，過濾分離、洗滌、干燥，最后與鉿粉混合，進(jìn)行真空碳化反應(yīng)，制備得到HfC納米顆粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備得到的碳化鉿陶瓷納米粉體結(jié)晶性較好、分散性較好且形貌可控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種超高溫碳化鉿陶瓷納米粉體的制備方法。

背景技術(shù)

超高溫陶瓷(Ultra-high temperature ceramics，UHTCs)材料是一種新型的高溫耐燒蝕的結(jié)構(gòu)材料，其具有很高的熔點(diǎn)(>2000℃)，高的硬度，在高溫條件下具有高的強(qiáng)度，低的熱膨脹系數(shù)以及具有較好的熱物理化學(xué)穩(wěn)定性，高的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。最重要其具有較好的抗燒蝕性能而被應(yīng)用于超音速飛機(jī)和固體火箭的熱結(jié)構(gòu)部件，例如噴管，機(jī)翼前緣以及發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件；同時(shí)還應(yīng)用于高溫電極和切削刀具，因此備受廣泛的關(guān)注。超高溫陶瓷大多是元素周期表中第Ⅳ族和Ⅴ族過渡金屬元素的碳化物(HfC，ZrC，TaC，NbC)，硼化物(HfB₂，ZrB₂，TaB₂)以及氮化物(HfN，ZrN)，以及一些難熔金屬合金和碳/碳復(fù)合材料(Ta，W，Ir和C/C復(fù)合材料)。目前，碳化物是熔點(diǎn)最高且更耐高溫的超高溫陶瓷材料，尤其是HfC材料其熔點(diǎn)最高可達(dá)到3980℃，熱膨脹系數(shù)僅為6.73×10^-6/℃，密度與其他碳化物相比較為適中(ρ＝12.7g·cm^-3)。但是HfC具有以下缺陷而阻止其被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，主要有以下幾點(diǎn)：一方面，陶瓷熔點(diǎn)較高，難以燒結(jié)致密化；其次其作為高溫結(jié)構(gòu)材料而言，陶瓷斷裂韌性較低(2.1-3.4MPa·m^1/2)；最后其作為高溫抗燒蝕材料，容易被氧化即當(dāng)服役溫度達(dá)到800℃以上有氧環(huán)境下材料開始氧化，這也限制了其在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。因此在20世紀(jì)末以來，為了解決超高溫陶瓷以上缺陷而成為結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。尤其是HfC陶瓷難以燒結(jié)致密化成為當(dāng)前研究的瓶頸。因此HfC等UTHCs的燒結(jié)問題成為近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。同時(shí)制備納米HfC陶瓷粉體對其燒結(jié)和高溫力學(xué)方面應(yīng)用具有重要的意義。