[發(fā)明專利]一種微觀結(jié)構(gòu)可調(diào)的SiCnws

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111160599.1
• 申請(qǐng)日: 2021-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN113735593B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長(zhǎng)青;袁曉曉;王婉婷;歐陽(yáng)海波;吳恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/58
• 分類號(hào): C04B35/58;C04B35/622;C04B35/624
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發(fā)明為一種微觀結(jié)構(gòu)可調(diào)的SiC_nws?ZrB₂?ZrC雜化陶瓷粉體的制備方法，將溶膠?凝膠法與模板法相結(jié)合，將碳纖維粉均勻分散到硼硅鋯溶膠中，得到復(fù)合溶膠，通過(guò)控制高溫?zé)崽幚砉に嚨玫讲煌⒂^形貌的SiC納米線與ZrC?ZrB₂雜化粉體。所制備的雜化粉體，SiC納米線與陶瓷顆粒分散均勻，陶瓷顆粒細(xì)小均一，平均粒徑約100nm或者粒徑分布在50?150nm之間，SiC納米線的微觀形貌為線狀、鏈狀、六棱柱狀或竹節(jié)狀，直徑在100?500nm之間，長(zhǎng)度在10μm?100μm之間，從而在解決ZrC?ZrB₂復(fù)相陶瓷粉體中SiC納米線的引入及分散均勻性問(wèn)題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了SiC納米線的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微觀結(jié)構(gòu)可調(diào)的 SiC_nws-ZrB₂-ZrC雜化陶瓷粉體及其制備方法。

背景技術(shù)

ZrB₂-ZrC等超高溫陶瓷因其具有獨(dú)特的優(yōu)異性能，在航空航天領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。為改善陶瓷材料固有的脆性，設(shè)計(jì)和制備顆粒、晶須、纖維等第二相增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料是超高溫陶瓷發(fā)展的必然趨勢(shì)。其中，SiC納米線因其優(yōu)異的機(jī)械性能被廣泛應(yīng)用于陶瓷材料的增強(qiáng)增韌中。已有研究表明，特殊微觀結(jié)構(gòu)的SiC纖維，比如竹節(jié)狀、鏈狀、針狀SiC纖維，作為陶瓷材料的增強(qiáng)體，相比于普通形貌的SiC_f(納米柱狀)，具有更優(yōu)異的增強(qiáng)效果。

由于傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的原料粉體的制備方法，主要是通過(guò)外加纖維混合陶瓷粉體，采用機(jī)械混合的方式制備。該種方法纖維的分散均勻性難以解決，原料粉的混合過(guò)程會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，且工藝過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)成本居高不下。通過(guò)纖維的原位生長(zhǎng)獲得纖維與陶瓷顆粒均勻分散的雜化粉體，成為解決該問(wèn)題的有效途徑。

專利“一種SiCw-ZrB₂-ZrC陶瓷復(fù)合粉體及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01710157781.9)提出了一種SiCw-ZrB₂-ZrC陶瓷復(fù)合粉體的制備方法，通過(guò)合成含硼、硅、鋯的有機(jī)高分子聚合物，結(jié)合高溫裂解工藝，得到SiC晶須均勻分散在ZrB₂-ZrC陶瓷基體周圍或均勻生長(zhǎng)在ZrB₂-ZrC陶瓷基體表面。該方法很好地解決了晶須的引入及分散均勻性問(wèn)題，但仍存在著原料毒性大，制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高且SiC晶須形貌尺度不可調(diào)的問(wèn)題。專利“一種SiC_f-ZrB₂-ZrC 陶瓷復(fù)合粉體及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?02010065527.8),采用有機(jī)模板劑，通過(guò)調(diào)控制備工藝成功制備了納米柱狀SiC纖維均勻分散且長(zhǎng)度可在10μm-100μm 之間可調(diào)的SiC_f-ZrB₂-ZrC陶瓷復(fù)合粉體。而對(duì)于如何控制SiC納米線的微觀結(jié)構(gòu)，獲得SiC納米線微觀結(jié)構(gòu)可調(diào)的SiC_nws-ZrB₂-ZrC雜化陶瓷粉體尚未形成切實(shí)可行的制備策略。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種微觀結(jié)構(gòu)可調(diào)的SiC_nws-ZrB₂-ZrC雜化陶瓷粉體及其制備方法，將溶膠-凝膠法與模板法相結(jié)合，同步原位生長(zhǎng)得到不同微觀形貌的SiC納米線(SiC_nws)與ZrC-ZrB₂雜化粉體，旨在解決ZrC-ZrB₂復(fù)相陶瓷粉體中SiC納米線的引入及分散均勻性問(wèn)題的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)SiC納米線的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種微觀結(jié)構(gòu)可調(diào)的SiC_nws-ZrB₂-ZrC雜化陶瓷粉體的制備方法，包括如下步驟：

步驟(1)，以氧氯化鋯、硼酸、正硅酸乙酯、葡萄糖為原料，乙醇或去離子水為溶劑，聚乙二醇為分散劑，制備硼硅鋯前驅(qū)體溶膠；