[發明專利]一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202011199648.8
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112408984B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 向會敏;趙子樊;周延春;彭志堅;戴付志
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明涉及一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷及其制備方法，該高熵陶瓷由以下等摩爾配比的原料制得：氧化釔1份、氧化釹1份、氧化釤1份、氧化銪1份、氧化鐿1份、氧化鉺1份、氧化鈮1份、氧化鉭1份。該耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷純度不低于99wt％，相對密度不低于98％，在0.25?2.5微米的近紅外波段吸收率不低于0.9。本發明利用高熵技術，通過在鈮鉭酸鹽中同時引入不低于6種稀土金屬元素，調節禁帶寬度的吸收能級，使其與近紅外波長相匹配，得到一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷，工藝過程簡單快速，靈活可控。

技術領域

本發明屬于高溫熱防護陶瓷領域，涉及一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷及其制備方法，尤其涉及一種高純度、高相對密度、高近紅外吸收高熵陶瓷及其制備方法。

背景技術

新一代的高超聲速飛行器的熱防護材料表面需要涂覆一層具有高紅外發射率(即吸收率)的材料以提高熱防護材料在高溫及超高溫下的熱防護能力。但目前高紅外發射率的材料在紅外波段發射率不足，同時還面臨高溫下結構不穩定及氧化的問題，會近一步降低其在高溫及超高溫下的紅外發射率，導致熱防護材料的熱防護能力下降，影響飛行器服役的可靠性。

目前，國內外廣泛應用的紅外防護材料主要是非氧化物陶瓷，如碳化硅或硼化硅，其紅外發射率能夠達到0.8至0.9左右，然而，這類非氧化物陶瓷存在抗氧化能力差的問題，無法在高溫氧化氣氛下長期保持穩定，導致熱防護材料的熱防護能力下降，影響飛行器服役的可靠性。

另一方面，在高溫氧化物體系紅外輻射材料的開發方面，以堇青石陶瓷，鐵酸鹽非晶陶瓷，磁鉛礦型六鋁酸鹽陶瓷等為代表的材料也得到了較大的關注，其紅外發射率一般處于0.7至0.84之間。但是，總體而言，與碳化硅、硼化硅等非氧化物陶瓷相比，目前氧化物陶瓷在紅外發射率方面尚有明顯差距。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷材料，該材料具有純度高、相對密度高、近紅外吸收高的特點。

本發明的另一個目的在于提供一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷的制備方法，利用高熵的技術，通過在鈮鉭酸鹽中同時引入不低于6種稀土金屬元素，調節禁帶寬度的吸收能級，使其與近紅外波長相匹配，得到一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷。

為實現上述發明目的，本發明提供如下技術方案：

一種耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷，陶瓷由以下摩爾配比的原料制得：

上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷化合物中陽離子或金屬離子的種類≥5種。

上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷化合物使用溫度≥1000℃。

在上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷中，原料組分中氧化釔、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈮以及氧化鉭為粉體材料。

在上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷中，原料組分中氧化釔、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化鐿、氧化鉺、氧化鈮以及氧化鉭粒徑≤2微米。

上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷純度不低于99wt％，相對密度不低于98％，在0.25-2.5微米的近紅外波段吸收率不低于0.9。

上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

(1)將原料粉末在球磨罐中與無水乙醇進行混合，得到混合均勻的料漿；

(2)所得料漿干燥處理得到混合粉末，后放入高溫爐中進行煅燒，得到陶瓷粉體；

(3)所得陶瓷粉體放入放電等離子燒結爐中進行高溫燒結，氣氛為真空。

在上述耐高溫近紅外吸收高熵陶瓷的制備方法中，步驟(1)中，混合時間為6～12h。