[發(fā)明專利]一種超高孔隙率和低坯體收縮率Y2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710536307.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN108329051B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王京陽(yáng);吳貞;孫魯超;潘晶晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C04B38/10
• 分類號(hào): C04B38/10;C04B35/16
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及熱防護(hù)材料領(lǐng)域，具體為一種超高孔隙率和低坯體收縮率Y₂SiO₅多孔陶瓷的制備方法。以氧化釔和氧化硅粉末為反應(yīng)物，以水為分散介質(zhì)，加入分散劑不斷攪拌，配制陶瓷漿料，接著加熱漿料、加入發(fā)泡劑并快速機(jī)械攪拌進(jìn)行發(fā)泡，再加入明膠和表面活性劑，然后進(jìn)行注模和低溫冰凍，接著真空干燥，之后坯體脫模和烘箱干燥，通過高溫?zé)Y(jié)制備出Y₂SiO₅多孔陶瓷。本發(fā)明解決了脫模干燥時(shí)，坯體收縮率很大或者變形嚴(yán)重的難題，合成出具有超高孔隙率、低密度、低熱導(dǎo)率和耐高溫的Y₂SiO₅多孔陶瓷，在熱防護(hù)材料領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。本發(fā)明成本低廉且可操作性強(qiáng)，采用新穎簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝便可制備出具有超高孔隙(～96％)的多孔材料，工業(yè)生產(chǎn)前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱防護(hù)材料領(lǐng)域，具體為一種超高孔隙率和低坯體收縮率Y₂SiO₅多孔陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

隨著航天航空事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于隔熱材料提出越來越高的要求，隔熱材料面臨著巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。Y₂SiO₅多孔陶瓷作為一種新型的高溫絕熱材料應(yīng)運(yùn)而生，其具有許多優(yōu)良的性能，如：低密度(1.65～1.28g/cm³)、高壓縮強(qiáng)度(3.34～16.51MPa)和低熱導(dǎo)率(0.07～0.22W/(m·K))的優(yōu)點(diǎn)(R.B.Zhang,et al.Mater. Design.(材料與設(shè)計(jì)會(huì)刊)2013(46):746-750)。另外，還具有抗熱震好、熱穩(wěn)定性優(yōu)良，以及高溫力學(xué)性能好的優(yōu)點(diǎn)，很適合應(yīng)用于高溫絕熱材料領(lǐng)域。因此，Y₂SiO₅多孔陶瓷將成為優(yōu)秀的高溫?zé)岱雷o(hù)材料。

目前已見報(bào)道的制備Y₂SiO₅多孔陶瓷方法包括：TBA(叔丁醇)基-冷凍注模法、TBA基-凝膠注模法、水基-冷凍注模法、原位發(fā)泡-注凝法和添加造孔劑法等；但是不論采用Y₂SiO₅熟粉還是使用Y₂O₃和SiO₂混合粉末，文獻(xiàn)中所制備 Y₂SiO₅多孔陶瓷的孔隙率都相對(duì)較低，大部分樣品的最高孔隙率僅70％左右(如 72％、71％和73.93％)；即使采用發(fā)泡-注凝法最高也只能制備出樣品孔隙率為 88.4％的多孔材料。文獻(xiàn)：D.Y.Li,etal.J.Mater.Sci.Technol.(材料科學(xué)與技術(shù)會(huì)刊).2012(28)799-802；Z.G.Hou,etal.Ceram.Int.(國(guó)際陶瓷會(huì)刊).2013(39): 969-976；Z.Wu,et al.Ceram.Int.(國(guó)際陶瓷會(huì)刊).2016(42)14894-14902，可以看出制備具有極高孔隙率(90％)的Y₂SiO₅多孔陶瓷仍是一件非常困難的工作，原因在于制備極高孔隙率的多孔陶瓷時(shí)需要使用較低固含量(15vol.％)的漿料。然而低固含量漿料所含有的大量水分會(huì)造成坯體在脫模和干燥時(shí)(直接室溫脫模和干燥)變形嚴(yán)重甚至開裂以及收縮率較大(10～20％)，這樣便嚴(yán)重影響了坯體外觀形貌的規(guī)整完好和坯體的孔隙率，因此很難制備出外觀形貌完整和高孔隙率的多孔陶瓷。另外，雖然文獻(xiàn)中有報(bào)道使用冷凍干燥技術(shù)來制備Y₂SiO₅多孔陶瓷，但是一方面他們未使用發(fā)泡技術(shù)，單純依靠溶劑量(即低固含量)來控制孔隙率，所以使用的溶劑總量很大(80～95％)，使得脫模和干燥的坯體總收縮率相對(duì)較大 (1.52～10.67％)，從而降低了樣品孔隙率；另一方面，他們使用的是Y₂SiO₅熟粉，而熟粉在高溫?zé)Y(jié)時(shí)活性較大，導(dǎo)致樣品的燒結(jié)線收縮率較大，造成最終所獲得多孔材料的孔隙率不高。

發(fā)明內(nèi)容