[發(fā)明專利]一種磷酸硼陶瓷材料及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110592237.3 | 申請(qǐng)日： | 2021-05-28 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113277844A | 公開（公告）日： | 2021-08-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李遠(yuǎn)兵;張毅;李淑靜;李仕祺 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 武漢科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C04B35/447 | 分類號(hào)： | C04B35/447;C04B35/622;C04B35/626;G21F1/06 |
| 代理公司： | 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222 | 代理人： | 張火春 |
| 地址： | 430081 湖北*** | 國(guó)省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 磷酸 陶瓷材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種磷酸硼陶瓷材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：將磷酸二氫銨和氧化硼混合，得混合料Ⅰ；將混合料Ⅰ球磨，烘干，機(jī)壓成型，在350～750℃條件下保溫，破碎，得到磷酸硼粉體。將氧化鎂、氧化鋅、氧化鉍和氧化釓混合，得混合料Ⅱ；再將磷酸二氫銨和氧化硼按不同的質(zhì)量比混合，得混合料Ⅲ；將混合料Ⅱ和混合料Ⅲ混合后再與磷酸硼粉體混合，球磨，烘干，制得磷酸鋯陶瓷粉體。將磷酸鋯陶瓷粉體機(jī)壓成型，冷等靜壓處理，在空氣氣氛、常壓和900～1200℃條件下保溫2～5小時(shí)，制得磷酸硼陶瓷材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短和環(huán)境友好，所制備的磷酸硼陶瓷材料耐壓/抗彎強(qiáng)度大、熱膨脹性能良好和中子屏蔽性能優(yōu)良。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種磷酸硼陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)
隨著科技發(fā)展，新能源的開發(fā)與利用已經(jīng)成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)之一，核能作為一種發(fā)展?jié)摿薮蟮男滦颓鍧嵞茉?，越?lái)越受到科技人員的關(guān)注。由于核反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量中子輻射，會(huì)對(duì)人體健康及設(shè)備運(yùn)行造成巨大危害。故使用高效的中子屏蔽材料來(lái)吸收中子輻射是保證工作人員和設(shè)備安全的最好方式。因而開發(fā)制備性能優(yōu)異、環(huán)境友好和生產(chǎn)成本低的中子屏蔽材料的新型工藝已成為如今亟待解決的問題。
目前，制備中子屏蔽材料的技術(shù)有：“一種鉛硼聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法”(CN201710900830.3)專利技術(shù)，公開了一種以聚乙烯、單質(zhì)鉛粉和單質(zhì)硼粉為主要原料制備的鉛硼聚乙烯輻射屏蔽材料，盡管該技術(shù)雖解決了現(xiàn)有材料功能粒子尺寸大、彌散度小與聚乙烯基體的界面結(jié)合性較差等問題，但其不僅含鉛量過高，會(huì)對(duì)環(huán)境和人體會(huì)造成巨大危害，而且聚乙烯材料存在耐高溫性能差的問題；“一種環(huán)氧樹脂中子屏蔽材料及其制備方法與應(yīng)用”(CN201910752009.0)專利技術(shù)，公開了一種通過混合多種樹脂以及對(duì)樹脂改性來(lái)制備中子屏蔽材料的制備方法，該方法不含鉛，且克服了聚乙烯材料耐熱性能差的問題，但橡膠材料本身抗老化性能較差，且力學(xué)性能無(wú)法滿足實(shí)際工程的要求；“一種真空無(wú)壓燒結(jié)碳化硼屏蔽材料的制備方法”(CN201711272591.8)專利技術(shù)，公開了一種以碳化硼粉、碳化硅粉和碳粉為主要原料，采用真空無(wú)壓燒結(jié)制備的碳化硼屏蔽材料，該材料雖中子屏蔽效率高、耐高溫性能好和力學(xué)性能優(yōu)良，但碳化硼通常要在真空或惰性氣氛下高溫?zé)Y(jié)制備，該工藝條件對(duì)溫度的條件要求較高，而高溫條件會(huì)耗費(fèi)大量能源，同時(shí)由于需要設(shè)置真空或惰性氣氛，才能確保碳化硼保持良好性能,進(jìn)一步限制了制備工藝條件,增加了制備工藝難度，且B4C熔點(diǎn)高而且硬度大，純的燒結(jié)B4C很難加工成型,而且價(jià)格昂貴。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單和生產(chǎn)成本低的磷酸硼陶瓷材料的制備方法，用該方法制備的磷酸硼陶瓷材料抗彎強(qiáng)度/耐壓強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)小、耐熱性好、容重低和中子屏蔽性能良好。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案的具體步驟是：
步驟一、按磷酸二氫銨∶氧化硼的質(zhì)量比為1～2∶1配料，混合，得到混合料Ⅰ。
步驟二、以乙醇為球磨介質(zhì)，將所述混合料Ⅰ球磨，烘干，得到球磨料；再將所述球磨料機(jī)壓成型，在350～750℃條件下保溫2～5小時(shí)，破碎，得到磷酸硼粉體。
步驟三、將37～44wt％的氧化鎂、16～23wt％的氧化鋅、16～22wt％的氧化鉍和18～24wt％的氧化釓混合，得到混合料Ⅱ。
步驟四、按磷酸二氫銨∶氧化硼的質(zhì)量比為1.2～1.9∶1配料，混合，得到混合料Ⅲ。
步驟五、按所述混合料Ⅱ∶所述混合料Ⅲ的質(zhì)量比為1～4∶1配料，混合，得到混合料Ⅳ。
步驟六、按所述磷酸硼粉體∶所述混合料Ⅳ的質(zhì)量比為32～49∶1配料，混合，球磨，烘干，得到磷酸硼陶瓷粉體。
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