[發明專利]高純超細硼化鉿粉體的制備方法、硼化鉿粉體

在審

• 申請號: 202110283804.7
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112919913A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張鑫;賈坤樂;王彥軍;張思源;章德銘;胡曉蕾;孟玲
• 申請（專利權）人: 礦冶科技集團有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/626
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 陳露

本發明提供了一種高純超細硼化鉿粉體的制備方法、硼化鉿粉體，涉及硼化鉿制備技術領域，包括以下步驟：將原料氧化鉿、硼源和碳源混合、干燥并壓制成塊體；硼源包括硼酐和/或硼酸；將塊體依次進行一次熱處理、熱水處理、二次熱處理，得到高純超細硼化鉿粉體；一次熱處理溫度為1150～1500℃，二次熱處理溫度為1400～1900℃。本發明能夠避免晶粒異常長大，獲得高純凈度、超細粒度的硼化鉿粉體，操作簡單，適合規模化生產。

技術領域

本發明涉及硼化鉿制備技術領域，尤其是涉及一種高純超細硼化鉿粉體的制備方法、硼化鉿粉體。

背景技術

硼化鉿(HfB₂)具有高熔點(3250℃)、高硬度(39GPa)、高導電性(15Ω·cm)、低氧化速率和高化學穩定特性等一系列獨特的優異性能，作為高溫結構材料(2000℃以上的超高溫有氧環境下依然能夠保持化學和物理穩定性的熱防護結構材料)的關鍵原材料，可廣泛應用于發動機、先進飛行器、等離子放電體、切削工具、爐膛元件等行業，因此近年來吸引了眾多關注。純度和粒度是影響硼化鉿應用的關鍵因素。

目前制備硼化鉿常用的有直接合成法、自蔓延法等。直接合成法的燒結溫度一般高于1900℃。在如此高的燒結溫度下，HfB₂材料容易發生晶粒異常長大的情況，最終導致材料內部結構不均勻、力學性能下降。自蔓延法，例如現有技術CN10112993A公開了一種高純度二硼化鉿微粉燃燒合成方法，該方法包括：將基礎原料按重量百分比配料：二氧化鉿：30％～60％、硼酐：10％～40％、鎂粉：15％～50％，加入的稀釋劑二硼化鉿重量為基礎原料的0～3倍；干燥、混料后，放入密閉壓力容器中，密閉壓力容器采用循環水冷卻，點火使原料自蔓延燃燒而轉化為產物；酸洗去除氧化鎂得到二硼化鉿粉末。自蔓延高溫合成，由于反應速度快，雜質含量難控制，規模化生產難度也比較大。另外一種途徑是向HfB₂基體材料中添加合適的燒結助劑，常用的燒結助劑有碳化物(SiC)和硅化物(MoSi₂、TiSh、TaSh)等。燒結助劑的加入可以降低HfB₂陶瓷的燒結溫度，改善其燒結性能。然而，外加燒結助劑可能會影響HfB₂晶界的純凈度，影響HfB₂陶瓷的組織均勻分布。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種高純超細硼化鉿粉體的制備方法，避免晶粒異常長大，獲得高純凈度、超細粒度的硼化鉿粉體。

本發明的目的之二在于提供一種上述制備方法獲得的高純超細硼化鉿粉體。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種高純超細硼化鉿粉體的制備方法，包括以下步驟：

將原料氧化鉿、硼源和碳源混合、干燥并壓制成塊體；所述硼源為硼酐和/或硼酸；

將所述塊體依次進行一次熱處理、熱水處理、二次熱處理，得到高純超細硼化鉿粉體；

一次熱處理溫度為1150～1500℃，二次熱處理溫度為1400～1900℃，且二次熱處理溫度高于一次熱處理溫度。

進一步的，當所述硼源為硼酸時，各原料的質量百分比為：氧化鉿42％～54％，硼酸31％～46％，碳源12％～16％；

當所述硼源為硼酐時，各原料的質量百分比為：氧化鉿53％～62％，硼酐20％～32％，碳源15％～18％。

當所述硼源為硼酐和硼酸時，各原料的質量百分比為：氧化鉿48％～58％，硼酸16％～26％，硼酐9％～15％，碳源13％～17％。

進一步的，所述氧化鉿粉體的純度＞99％，所述氧化鉿的平均粒度0.1～3μm，優選為0.1～1μm。

所述硼酸的純度＞99％，平均粒度0.1～3μm；