CN102557642A - 利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法 - Google Patents
利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102557642A CN102557642A CN2010105794413A CN201010579441A CN102557642A CN 102557642 A CN102557642 A CN 102557642A CN 2010105794413 A CN2010105794413 A CN 2010105794413A CN 201010579441 A CN201010579441 A CN 201010579441A CN 102557642 A CN102557642 A CN 102557642A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zirconium
- body material
- powder
- powder body
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明涉及超高温陶瓷材料领域,具体为一种利用含锆有机物前驱体合成硼化锆ZrB2粉体材料的制备方法。采用含锆有机物前驱体、葡萄糖以及硼酸作为原料合成硼化锆陶瓷(ZrB2)粉体材料。首先,将含锆有机物前驱体、葡萄糖和硼酸按照一定比例在无水乙醇的水溶液中溶解并磁性搅拌均匀,然后将此均匀混合溶液在空气中烘干。接下来将烘干得到的粉末装入石墨模具中在通有保护气体气氛的管式炉中热解。最后将热解获得的粉末在真空炉中热处理,合成出纯净的硼化锆。本发明工艺简单、成本低廉且可操作性强,能够在较低的温度下合成纯净的超高温陶瓷ZrB2粉体材料。
Description
技术领域
本发明涉及超高温陶瓷材料领域,具体为一种利用含锆有机物前驱体合成硼化锆ZrB2粉体材料的制备方法。
背景技术
硼化锆(ZrB2)是一种研究和应用十分广泛的超高温陶瓷。由于它们都具有强的共价键,从而具有高熔点、高硬度、耐腐蚀以及良好的导电导热性,在航空、航天以及核工业等一些超高温结构部件中有着潜在的应用。与传统的制备方法相比,利用液态陶瓷前驱体制备陶瓷能够使反应物混合更加均匀(原子尺度或分子尺度均匀混合),从而能够在较低的合成温度下得到纯净的陶瓷材料。近几年来,人们广泛研究了利用陶瓷材料对碳/碳复合材料进行改性的方法,而利用陶瓷前驱体溶液可以方便地对碳/碳复合材料进行浸渍并原位合成陶瓷粉体对碳/碳进行改性,并且其较低的合成温度也可以减少对碳纤维的破坏,所以利用陶瓷前驱体制备超高温陶瓷具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,其工艺简单、成本低廉且可操作性强,能够在较低的温度下合成纯净的超高温陶瓷ZrB2粉体材料。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)以含锆有机物前驱体作为锆源、葡萄糖(C6H12O6)作为碳源和硼酸(H3BO3)作为硼源的有机物原料来制备ZrB2粉体材料,将含锆有机物前驱体、葡萄糖和硼酸溶解于无水乙醇的水溶液中;其中:
按重量比计,含锆有机物前驱体∶葡萄糖∶硼酸为2∶(0.8~1.5)∶(1.2~1.8);按体积比计,无水乙醇的水溶液中,无水乙醇∶水为1∶(5~10);
(2)利用磁性搅拌将步骤(1)溶液混合均匀后,利用烘箱在空气中80~200℃烘干该溶液,获得烘干粉末;
(3)对步骤(2)所得烘干粉末进行热处理,利用管式炉在惰性气体保护下,在600~1200℃保温0.5~3小时,随炉冷却至室温;
(4)对步骤(3)所得热处理粉末进一步处理,利用真空炉在惰性气体保护下,在1300~1700℃保温1~5小时,随炉冷却至室温,得到纯净的ZrB2粉体材料。
本发明中,所用的葡萄糖及无水乙醇均为分析纯,水为去离子水。所述惰性气体为体积纯度≥99.9%的氩气。
本发明中,含锆有机物前驱体分子式为ZrOCl2。
本发明中,得到的ZrB2粉体材料的纯度为≥95wt.%,粉末粒度≤0.8μm。
本发明采用含锆有机物前驱体、葡萄糖以及硼酸作为原料合成硼化锆陶瓷(ZrB2)粉体材料中,其主要反应式为:
ZrOCl2+H2O+C2H5OH→Zr(OH)2+2HCl+C2H3OH
2H3BO3→3H2O+B2O3
C6H12O6→6C+6H2O
Zr(OH)2+4C+B2O3→ZrB2+4CO+H2O
本发明具有如下优点:
1.采用葡萄糖作为碳源,硼酸作为硼源,乙醇的水溶液作为溶剂,由于反应物均溶于乙醇的水溶液,使得反应物能够在分子水平上均匀混合,能够在较低温度和较低成本下合成出纯净的硼化锆ZrB2粉体材料。
2.原料采用葡萄糖和硼酸,利用乙醇水溶液作为溶剂,成本低廉,对环境无污染。所获得的前驱体溶液均一稳定,在实际生产中更便于操作。
附图说明
图1为本发明陶瓷前驱体低温热解后以及所合成的硼化锆ZrB2粉体的X射线衍射图。
图2为本发明所合成的颗粒的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面通过实例详述本发明。
实施例1
将含锆有机物前驱体(ZrOCl2)10.2克、葡萄糖7.02克和硼酸7.98克溶解于无水乙醇溶剂中(其中无水乙醇为10.5mL,去离子水为55.2mL),利用磁性搅拌搅拌20min后,将混合均匀的前驱体溶液倒入表面皿,并放置于烘箱中在150℃下2小时烘干。将烘干粉末装入石墨坩埚中,利用管式炉处理,升温速度为10℃/分钟,加热到1000℃保温1小时,随炉冷却至室温后,将坩埚转移至真空炉中热处理,升温速度为15℃/分钟,加热到1500℃保温1小时,随炉冷却。在上述管式炉和真空炉中都是在体积纯度≥99.9%的氩气气氛下进行的,获得的粉体材料经X射线衍射分析为纯净的硼化锆(图1),ZrB2粉体材料的纯度为98wt.%,其生成的粉末粒度约为0.8μm(如图2)。
实施例2
将含锆有机物前驱体(ZrOCl2)6.4克、葡萄糖4.8克和硼酸5.76克溶解于无水乙醇溶剂中(其中无水乙醇为6.5mL,去离子水为64.5mL),利用磁性搅拌搅拌20min后,将混合均匀的前驱体溶液倒入表面皿,并放置于烘箱中在80℃下4小时烘干。将烘干粉末装入石墨坩埚中,利用管式炉处理,升温速度为10℃/分钟,加热到1200℃保温0.5小时,随炉冷却至室温后,将坩埚转移至真空炉中热处理,升温速度为15℃/分钟,加热到1300℃保温5小时,随炉冷却。在上述管式炉和真空炉中都是在体积纯度≥99.9%的氩气气氛下进行的,获得的粉体材料经X射线衍射分析为纯净的硼化锆,ZrB2粉体材料的纯度为99wt.%,其生成的粉末粒度约为0.6μm。
实施例3
将含锆有机物前驱体(ZrOCl2)15.6克、葡萄糖6.24克和硼酸9.36克溶解于无水乙醇溶剂中(其中无水乙醇为14.5mL,去离子水为87.2mL),利用磁性搅拌搅拌20min后,将混合均匀的前驱体溶液倒入表面皿,并放置于烘箱中在200℃下1.5小时烘干。将烘干粉末装入石墨坩埚中,利用管式炉处理,升温速度为10℃/分钟,加热到600℃保温3小时,随炉冷却至室温后,将坩埚转移至真空炉中热处理,升温速度为15℃/分钟,加热到1700℃保温1小时,随炉冷却。在上述管式炉和真空炉中都是在体积纯度≥99.9%的氩气气氛下进行的,获得的粉体材料经X射线衍射分析为纯净的硼化锆,ZrB2粉体材料的纯度为98wt.%,其生成的粉末粒度约为0.7μm。
Claims (5)
1.一种利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)以含锆有机物前驱体作为锆源、葡萄糖作为碳源和硼酸作为硼源的有机物原料来制备ZrB2粉体材料,将含锆有机物前驱体、葡萄糖和硼酸溶解于无水乙醇的水溶液中;其中:
按重量比计,含锆有机物前驱体∶葡萄糖∶硼酸为2∶(0.8~1.5)∶(1.2~1.8);按体积比计,无水乙醇的水溶液中,无水乙醇∶水为1∶(5~10);
(2)利用磁性搅拌将步骤(1)溶液混合均匀后,利用烘箱在空气中80~200℃烘干该溶液,获得烘干粉末;
(3)对步骤(2)所得烘干粉末进行热处理,利用管式炉在惰性气体保护下,在6001200℃保温0.5~3小时,随炉冷却至室温;
(4)对步骤(3)所得热处理粉末进一步处理,利用真空炉在惰性气体保护下,在1300~1700℃保温1~5小时,随炉冷却至室温,得到纯净的ZrB2粉体材料。
2.按照权利要求1所述的利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,其特征在于,葡萄糖及无水乙醇均为分析纯,水为去离子水。
3.按照权利要求1所述的利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,其特征在于,惰性气体为体积纯度≥99.9%的氩气。
4.按照权利要求1所述的利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,其特征在于,含锆有机物前驱体分子式为ZrOCl2。
5.按照权利要求1所述的利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法,其特征在于,ZrB2粉体材料的纯度为≥95wt.%,粉末粒度为≤0.8μm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010579441 CN102557642B (zh) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | 利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010579441 CN102557642B (zh) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | 利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102557642A true CN102557642A (zh) | 2012-07-11 |
CN102557642B CN102557642B (zh) | 2013-03-27 |
Family
ID=46404430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201010579441 Expired - Fee Related CN102557642B (zh) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | 利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102557642B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104030692A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种原位合成含氧化石墨烯和碳纳米管的超高温陶瓷杂化粉体的方法 |
CN104860327A (zh) * | 2014-02-21 | 2015-08-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种具有柱状晶粒的ZrB2粉体的制备方法 |
CN110615681A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-27 | 航天材料及工艺研究所 | 一种多孔高熵六硼化物陶瓷及其制备方法 |
CN111848178A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-30 | 湖南华威景程材料科技有限公司 | 络合溶胶-凝胶技术微波合成二硼化铪纳米粉体的方法 |
CN112079650A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-15 | 西安理工大学 | 一种ZrC/ZrB2复相多孔超高温陶瓷的制备方法 |
CN113307630A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-27 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种超细复合粉体及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0680466A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-22 | Fukutani:Kk | 遠赤外線放射材料 |
CN1948152A (zh) * | 2006-11-10 | 2007-04-18 | 清华大学 | 一种高纯超细二硼化锆粉料及其制备方法 |
CN101914810A (zh) * | 2010-08-16 | 2010-12-15 | 山东大学 | 二硼化锆晶须材料及其制备方法 |
CN102584243A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-18 | 东华大学 | 一种硼化锆陶瓷纤维的制备方法 |
-
2010
- 2010-12-08 CN CN 201010579441 patent/CN102557642B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0680466A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-22 | Fukutani:Kk | 遠赤外線放射材料 |
CN1948152A (zh) * | 2006-11-10 | 2007-04-18 | 清华大学 | 一种高纯超细二硼化锆粉料及其制备方法 |
CN101914810A (zh) * | 2010-08-16 | 2010-12-15 | 山东大学 | 二硼化锆晶须材料及其制备方法 |
CN102584243A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-18 | 东华大学 | 一种硼化锆陶瓷纤维的制备方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104860327A (zh) * | 2014-02-21 | 2015-08-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种具有柱状晶粒的ZrB2粉体的制备方法 |
CN104030692A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-09-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种原位合成含氧化石墨烯和碳纳米管的超高温陶瓷杂化粉体的方法 |
CN104030692B (zh) * | 2014-06-23 | 2015-10-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种原位合成含氧化石墨烯和碳纳米管的超高温陶瓷杂化粉体的方法 |
CN110615681A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-27 | 航天材料及工艺研究所 | 一种多孔高熵六硼化物陶瓷及其制备方法 |
CN111848178A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-30 | 湖南华威景程材料科技有限公司 | 络合溶胶-凝胶技术微波合成二硼化铪纳米粉体的方法 |
CN112079650A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-15 | 西安理工大学 | 一种ZrC/ZrB2复相多孔超高温陶瓷的制备方法 |
CN113307630A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-27 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种超细复合粉体及其制备方法 |
CN113307630B (zh) * | 2021-04-28 | 2023-03-24 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种超细复合粉体及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102557642B (zh) | 2013-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102530942A (zh) | 利用含锆有机物前驱体合成碳化锆粉体材料的制备方法 | |
CN102557642B (zh) | 利用含锆有机物前驱体合成硼化锆粉体材料的制备方法 | |
CN102502539B (zh) | 一种钇掺杂纳米氮化铝粉体的制备方法 | |
CN110484796B (zh) | 一种过渡金属碳化物高熵陶瓷颗粒及其制备方法 | |
CN101973532A (zh) | 一种纳米氮化铝粉体的制备方法 | |
CN108383530B (zh) | 一种ZrB2-SiC陶瓷复合粉体的前驱体转化法制备工艺 | |
CN106629732B (zh) | 一种纳米ZrC-SiC复合粉体的制备方法 | |
CN102094260A (zh) | 一种掺杂金属的碳化硅基纤维的制备方法 | |
CN103588216A (zh) | 一种硼/碳热还原法低温制备硼化锆粉体的方法 | |
CN103588484A (zh) | 一种可加工Si/C/Zr陶瓷前驱体及其制备方法 | |
CN102020467A (zh) | 一种低成本制备二硼化锆/碳化硅复合粉料的方法 | |
CN104030689B (zh) | 一种硼化物超高温陶瓷的制备方法 | |
CN104725049A (zh) | 一种氮化铝/氮化硼复合陶瓷粉末的制备方法 | |
CN101418397A (zh) | 一种TiB2强化的MgAlB14超硬材料的制备方法 | |
CN109231231A (zh) | 一种二硼化锆粉体的低温制备方法 | |
CN103274409A (zh) | 以TiOSO4和酚醛树脂分别为钛源和碳源制备超细TiC粉体的方法 | |
CN108083808A (zh) | 一种纳米碳化铪陶瓷有机前驱体及其制备方法 | |
CN102050628A (zh) | 一种制备超细二硼化锆粉体的方法 | |
CN104961138A (zh) | 一种富10b二硼化锆粉末的制备方法 | |
CN109019624B (zh) | 一种低温合成片状ZrB2超细粉体的方法 | |
CN102050448B (zh) | 一种Ti3SiC2基粉体的制备方法 | |
CN101109047A (zh) | 一种合成MgAlB14超硬材料的方法 | |
Zhao et al. | A new route for the synthesis of boron-rich rare-earth boride NdB6 under high pressure and high temperature | |
CN102285798A (zh) | 一种可控热膨胀ZrO2/ZrW2O8复合材料的烧结合成方法 | |
CN100376702C (zh) | 合金低温直接氧化制备单相氧化物的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130327 Termination date: 20131208 |