[發明專利]一種SiBCN-Ta4

有效

• 申請號: 202010025977.4
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111196726B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李達鑫;王柄筑;楊治華;賈德昌;周玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/56
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 涂杰

本發明提供了一種SiBCN?Ta₄HfC₅復相陶瓷及其制備方法，所述制備方法包括：制備Ta₄HfC₅單相納米晶粉體；將所述Ta₄HfC₅單相納米晶粉體、六方氮化硼、立方硅粉和石墨混合后進行高能球磨，得到非晶?納米晶復合粉體；將所述非晶?納米晶復合粉體進行燒結，即制得SiBCN?Ta₄HfC₅復相陶瓷。本發明通過兩步機械合金化將Ta₄HfC₅作為添加相引入SiBCN系列陶瓷中，超高溫相Ta₄HfC₅以納米晶的形式均勻分散于非晶的SiBCN基體當中，提高了復相陶瓷的力學和耐高溫性能，使其在可在更高的溫度下服役。

技術領域

本發明涉及陶瓷領域，具體而言，涉及一種SiBCN-Ta₄HfC₅復相陶瓷及其制備方法。

背景技術

航空航天裝備是國家制造水平和綜合實力的集中體現，也是國民經濟和國家安全的重要保障，硅硼碳氮系列陶瓷由于具有良好的熱穩定性能和抗高溫氧化性能而在航空航天領域展現出良好的發展前景。隨著宇航技術的發展，要求高溫結構材料和多功能防熱材料在更加苛刻的環境中服役，這就要求硅硼碳氮系列陶瓷的抗燒蝕性能需要進一步提高。

碳化鉭鉿合金是碳化鉭與碳化鉿單相形成的無限固溶體，具有良好的化學穩定性和耐燒蝕性，其熔點是目前所報道的超高溫陶瓷中的最高值。如何將超高溫碳化鉭鉿陶瓷作為添加相以納米晶的形式均勻地引入硅硼碳氮系列陶瓷中，以提高硅硼碳氮系列陶瓷的高溫和力學性能，是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明解決的問題是：如何提高硅硼碳氮陶瓷的力學和超高溫性能。

為解決上述問題，本發明提供了一種SiBCN-Ta₄HfC₅復相陶瓷的制備方法，包括：制備Ta₄HfC₅單相納米晶粉體；將所述Ta₄HfC₅單相納米晶粉體、六方氮化硼、立方硅粉和石墨混合后進行高能球磨，得到非晶-納米晶復合粉體；將所述非晶-納米晶復合粉體進行燒結，即制得SiBCN-Ta₄HfC₅復相陶瓷。

可選地，所述Ta₄HfC₅單相納米晶粉體的晶粒尺寸為3-5nm。

可選地，所述Ta₄HfC₅單相納米晶粉體的質量占所述非晶-納米晶復合粉體質量的2.5％-15％。

可選地，所述立方硅粉、所述六方氮化硼、所述石墨的摩爾比為Si： BN：C＝(1.8-2.2)：(0.5-1.2)：(2.8-3.2)。

可選地，所述制備Ta₄HfC₅單相納米晶粉體，包括：

在氬氣保護下，將碳化鉭粉體和碳化鉿粉體置于高能球磨機中，進行高能球磨，使得碳化鉭晶粒和碳化鉿晶粒經過破碎、冷焊、固溶，制得所述 Ta₄HfC₅單相納米晶粉體。

可選地，所述碳化鉭粉體和所述碳化鉿粉體的摩爾比為4:1；

制備所述Ta₄HfC₅單相納米晶粉體的球磨條件為：球料比(10-30)：1，主盤轉速200-400r/min，行星盤轉速650-850r/min，球磨時間10-30h。

可選地，所述將所述非晶-納米晶復合粉體進行燒結的方式包括：熱壓燒結、放電等離子燒結、熱等靜壓燒結或超高壓燒結。