CN104193339A - 一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法 - Google Patents
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104193339A CN104193339A CN201410436144.1A CN201410436144A CN104193339A CN 104193339 A CN104193339 A CN 104193339A CN 201410436144 A CN201410436144 A CN 201410436144A CN 104193339 A CN104193339 A CN 104193339A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- zirconium boride
- carborundum
- preparation
- composite powder
- 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
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明涉及一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。其技术方案是：先将64~85wt%的卤化物粉、4~15wt%的氧化锆粉、2~5wt%的氧化硅粉、2~6wt%的氧化硼粉、0.3~1.1wt%的炭粉和6~10wt%的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为2~8℃/min的条件下升温至1000~1250℃，保温2~6小时，将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，然后放入浓度为1.0~4.0mol/L的盐酸中浸泡3~8小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11~24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。本发明具有反应温度低、反应时间短、过程易于控制、工艺简单、产率高的特点；其制品分散性好、颗粒团聚小、成分均匀、纯度高和产业化前景大。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料超细复合粉体技术领域。具体涉及一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。
背景技术
ZrB2-SiC陶瓷材料具有耐高温、抗氧化烧蚀、抗冲刷、室温及高温力学性能良好等优异性能，是超高温应用领域最具潜力的候选材料，有望用于高超声速长时飞行、大气层再入、跨大气层飞行、火箭推进系统及熔炼电极、熔炼坩埚等极端热化学环境中。当前，ZrB2-SiC陶瓷的制备主要是以ZrB2粉和SiC粉为原料，经机械混合、高温烧结而成。该种方法容易在混料过程中引入杂质，同时，由于ZrB2粉和SiC粉的活性较低，需要较高的烧成温度。采用ZrB2-SiC复合粉体为原料制备ZrB2-SiC陶瓷可以很好地解决上述问题。研究表明，原料粉体晶粒越细小，所制备陶瓷材料的硬度、抗弯强度、断裂韧性等常温和高温力学性能越优良。纳米陶瓷甚至被认为是解决结构陶瓷材料脆性差、韧性和强度低等缺陷的战略途径。因而，具有良好性能的高纯、超细ZrB2-SiC复合粉体是制备高性能ZrB2/SiC超高温陶瓷的基础。
ZrB2-SiC超细复合粉体的制备方法主要有碳热还原法、自蔓延高温合成法和放电等离子反应法等。这些方法虽有其明显的优点，但也都存在一定的不足。
碳热还原法是以氧化锆、硼酸、硅溶胶为原料、以炭黑为还原剂、在电炉中加热至1300℃以上合成ZrB2-SiC超细复合粉体的方法。该法操作简单、原料取材广泛。但是，往往需要高的热处理温度、反应时间长，生成的ZrB2-SiC超细复合粉体径分布不均匀、团聚严重。自蔓延高温合成法(SHS)是一种依赖物质反应自身放热，在极短的时间合成目标产物的工艺。自蔓延高温合成法具有设备简单、能耗低、高效、反应时间短的优点，但是该方法所得粉体颗粒粗大、团聚严重且反应过程难以控制。放电等离子烧结法(SPS)是近些年来倍受重视的一种材料制备新技术。放电等离子反应法具有升温速度快、反应时间短、冷却迅速以及节能环保等优点。但是，反应过程、产物结构及性能不易控制，且产物纯度不高、团聚严重，同时设备投入大，难以形成规模化生产。
综上所述，现有的硼化锆-碳化锆超细复合粉体的制备技术存在的不足是：成本高、反应温度高、过程不易控制、工艺过程复杂、产率低、合成粉体的纯度较低、粉体颗粒粒径分布不均匀和粉体颗粒容易团聚等，极大地限制了硼化锆-碳化锆超细复合粉体的产业化生产。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种反应温度低、成本低、合成工艺简单、过程易于控制、产率高的硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法。用该方法制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体活性高、颗粒团聚小、粉体粒径分布均匀、纯度高和产业化生产的前景大。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先将64～85wt％的卤化物粉、4～15wt％的氧化锆粉、2～5wt％的氧化硅粉、2～6wt％的氧化硼粉、0.3～1.1wt％的炭粉和6～10wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为2～8℃/min的条件下升温至1000～1250℃，保温2～6小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为1.0～4.0mol/L的盐酸中浸泡3～8小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
所述卤化物粉为氯化钾粉和氯化钠粉的混合物；氯化钾和氯化钠均为工业纯或均为分析纯，氯化钾和氯化钠的粒径均≤200μm。
所述氧化锆粉中的ZrO2含量≥99wt％，粒径≤100μm。
所述氧化硅粉中的SiO2含量≥95wt％，粒径≤100μm。
所述氧化硼粉中的B2O3含量≥99wt％，粒径≤100μm。
所述碳粉中的C含量≥98wt％，粒径≤200μm。
所述金属镁粉中的Mg含量≥99wt％，粒径≤150μm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明在熔融盐中实现反应物原子尺度的混合，使反应成分在液相中的流动性增强，扩散速率显著提高，能有效控制反应进程、降低反应温度和缩短反应时间；
2、本发明通过熔盐法能更容易地控制晶体颗粒的形状和尺寸，所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体粒度为0.1～1.0μm，各组分配比准确，成分均匀，无偏析；
3、本发明在反应过程以及随后的清洗过程中，有利于杂质的清除，形成高纯的反应物，无杂相；
4、本发明的原料来源广泛和价格低廉，生产成本低，具有很大的产业化前景；
5、本发明制备的产物的颗粒均匀分散于熔融盐中，避免了相互连接，使得颗粒分散性好，极大地降低了溶解洗涤后团聚现象的发生。
因此，本发明具有反应温度低、成本低、合成工艺简单、过程易于控制、产率高的特点；所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体结晶好、无杂相、活性高、颗粒团聚小、粉体粒度为0.1～1.0μm且分布均匀、纯度高和产业化生产的前景大。
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述氯化钾和氯化钠的粒径均≤200μm。
所述氧化锆粉中的ZrO2含量≥99wt％，粒径≤100μm。
所述氧化硅粉中的SiO2含量≥95wt％，粒径≤100μm。
所述氧化硼粉中的B2O3含量≥99wt％，粒径≤100μm。
所述碳粉中的C含量≥98wt％，粒径≤200μm。
所述金属镁粉中的Mg含量≥99wt％，粒径≤150μm。
实施例1
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。先将80～85wt％的卤化物粉、4～7wt％的氧化锆粉、2～3.5wt％的氧化硅粉、2～3wt％的氧化硼粉、0.3～0.6wt％的炭粉和6～7.5wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为2～4℃/min的条件下升温至1100～1200℃，保温2～4小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为1.0～2.5mol/L的盐酸中浸泡3～5小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
本实施例中卤化物为30～60wt％氯化钾和40～70wt％氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠均为工业纯；本实施例所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体纯度高，颗粒无团聚，粒度为0.5～0.8μm。
实施例2
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。先将78～83wt％的卤化物粉、6～10wt％的氧化锆粉、2～3.5wt％的氧化硅粉、2.5～4wt％的氧化硼粉、0.3～0.6wt％的炭粉和6～7wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为2～4℃/min的条件下升温至1100～1250℃，保温3～5小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为3.0～3.5mol/L的盐酸中浸泡4～6小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
本实施例中卤化物为35～65wt％氯化钾和35～65wt％氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠均为分析纯；本实施例所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体纯度高，颗粒无团聚，粒度为0.2～0.6μm。
实施例3
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。先将69～77wt％的卤化物粉、8～13wt％的氧化锆粉、3～4.5wt％的氧化硅粉、3～5wt％的氧化硼粉、0.5～0.8wt％的炭粉和7～8.5wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为3～5℃/min的条件下升温至1100～1200℃，保温3～5小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为3.5～4.0mol/L的盐酸中浸泡5～7小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
本实施例中卤化物为40～70wt％氯化钾和30～60wt％氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠均为工业纯；本实施例所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体纯度高，颗粒无团聚，粒度为0.3～0.9μm。
实施例4
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。先将72～79wt％的卤化物粉、7～12wt％的氧化锆粉、3～4.5wt％的氧化硅粉、3～5wt％的氧化硼粉、0.5～0.8wt％的炭粉和7～9wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为3～5℃/min的条件下升温至1150～1250℃，保温5～6小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为2.0～2.5mol/L的盐酸中浸泡3～5小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
本实施例中卤化物为45～75wt％氯化钾和25～55wt％氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠均为分析纯；本实施例所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体超细纯度高，颗粒无团聚，粒度为0.4～1.0μm。
实施例5
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。先将66～72wt％的卤化物粉、10～14wt％的氧化锆粉、4～5wt％的氧化硅粉、4～5.5wt％的氧化硼粉、0.8～1.1wt％的炭粉和8～9.5wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为5～8℃/min的条件下升温至1150～1250℃，保温5～6小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为1.0～2.5mol/L的盐酸中浸泡6～8小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
本实施例中卤化物为50～80wt％氯化钾和20～50wt％氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠均为工业纯；本实施例所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体纯度高，颗粒无团聚，粒度为0.1～0.6μm。
实施例6
一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法。先将64～70wt％的卤化物粉、11～15wt％的氧化锆粉、4～5wt％的氧化硅粉、5～6wt％的氧化硼粉、0.9～1.1wt％的炭粉和8.5～10wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为2～4℃/min的条件下升温至1100～1200℃，保温2～4小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为2.5～3.0mol/L的盐酸中浸泡4～6小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
本实施例中卤化物为55～85wt％氯化钾和15～45wt％氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠均为分析纯；本实施例所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体纯度高，颗粒无团聚，粒度为0.3～0.7μm。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果和突出特点：
1、本具体实施方式在熔融盐中实现反应物原子尺度的混合，使反应成分在液相中的流动性增强，扩散速率显著提高；能有效控制反应进程、降低反应温度和缩短反应时间；
2、本具体实施方式通过熔盐法能更容易地控制晶体颗粒的形状和尺寸，硼化锆-碳化硅超细复合粉体的粒度为0.1～1.0μm。合成产物各组分配比准确，成分均匀，无偏析；
3、本具体实施方式在反应过程以及随后的清洗过程中，有利于杂质的清除，形成高纯的反应物，无杂相；
4、本具体实施方式的原料来源广泛和价格低廉，生产成本低，具有很大的产业化生产前景；
5、本具体实施方式制备的产物的颗粒均匀分散于熔融盐中，避免了相互连接，使得颗粒分散性很好，极大地降低了溶解洗涤后团聚现象的发生；
因此，本具体实施方式具有反应温度低、成本低、合成工艺简单、过程易于控制、产率高的特点；所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体结晶好、无杂相、活性高、颗粒团聚小、粉体粒度为0.1～1.0μm且分布均匀、纯度高和产业化生产的前景大。
Claims (8)
1.一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于先将64～85wt％的卤化物粉、4～15wt％的氧化锆粉、2～5wt％的氧化硅粉、2～6wt％的氧化硼粉、0.3～1.1wt％的炭粉和6～10wt％的镁粉混合均匀，机压成型；再将成型后的坯体置于电炉中，在氩气气氛和升温速率为2～8℃/min的条件下升温至1000～1250℃，保温2～6小时，得到烧成后的坯体；然后将烧成后的坯体用蒸馏水洗涤，洗涤后放入浓度为1.0～4.0mol/L的盐酸中浸泡3～8小时，过滤，用去离子水清洗，在80℃条件下干燥11～24小时，粉碎，即得硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
2.根据权利要求1硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于所述卤化物粉为氯化钾粉和氯化钠粉的混合物；氯化钾和氯化钠均为工业纯或均为分析纯，氯化钾和氯化钠的粒径均≤200μm。
3.根据权利要求1硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于所述氧化锆粉中的ZrO2含量≥99wt％，粒径≤100μm。
4.根据权利要求1硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于所述氧化硅粉中的SiO2含量≥95wt％，粒径≤100μm。
5.根据权利要求1硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于所述氧化硼粉中的B2O3含量≥99wt％，粒径≤100μm。
6.根据权利要求1硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于所述碳粉中的C含量≥98wt％，粒径≤200μm。
7.根据权利要求1硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法，其特征在于所述金属镁粉中的Mg含量≥99wt％，粒径≤150μm。
8.一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体，其特征在于所述硼化锆-碳化硅超细复合粉体是根据权利要求1～7项中任一项所述硼化锆-碳化硅超细复合粉体的制备方法所制备的硼化锆-碳化硅超细复合粉体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410436144.1A CN104193339B (zh) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410436144.1A CN104193339B (zh) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104193339A true CN104193339A (zh) | 2014-12-10 |
| CN104193339B CN104193339B (zh) | 2016-06-08 |
Family
ID=52078755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410436144.1A Active CN104193339B (zh) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | 一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104193339B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105692642A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-22 | 武汉科技大学 | 一种纳米棒状硼化锆粉体及其制备方法 |
| CN108585889A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 武汉科技大学 | 一种棒状硼化锆-片状碳化硅单晶复合粉体及其制备方法 |
| CN108622911A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-10-09 | 山东大学 | 一种超细二硼化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103449463A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-18 | 武汉科技大学 | 一种硼化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法 |
-
2014
- 2014-08-29 CN CN201410436144.1A patent/CN104193339B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103449463A (zh) * | 2013-09-12 | 2013-12-18 | 武汉科技大学 | 一种硼化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105692642A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-22 | 武汉科技大学 | 一种纳米棒状硼化锆粉体及其制备方法 |
| CN108585889A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-28 | 武汉科技大学 | 一种棒状硼化锆-片状碳化硅单晶复合粉体及其制备方法 |
| CN108585889B (zh) * | 2018-04-28 | 2021-04-16 | 武汉科技大学 | 一种棒状硼化锆-片状碳化硅单晶复合粉体及其制备方法 |
| CN108622911A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-10-09 | 山东大学 | 一种超细二硼化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104193339B (zh) | 2016-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104229844B (zh) | 一种超细高活性低钠α‑氧化铝粉体的制备方法 | |
| CN101580379B (zh) | 掺铌纳米铟锡氧化物粉末及其高密度溅射镀膜靶材的制备方法 | |
| CN105197952B (zh) | 纳米单晶硼化镧的制备及其在电镜灯丝制备中的应用 | |
| CN103588216B (zh) | 一种硼/碳热还原法低温制备硼化锆粉体的方法 | |
| CN103011827A (zh) | 一种原位引入硼为添加剂的二硼化锆陶瓷的制备方法 | |
| CN103950946B (zh) | 一种硼化铌纳米粉体的制备方法 | |
| CN106219585A (zh) | 一种致密颗粒氧化钙材料及其制备方法 | |
| CN105294138A (zh) | 一种双峰氧化铝微粉及其制备方法 | |
| CN102491328A (zh) | 一种碳化钛粉体及其制备方法 | |
| CN103754891A (zh) | 一种硼/碳热还原法低温制备硼化铪粉体的方法 | |
| CN105692642A (zh) | 一种纳米棒状硼化锆粉体及其制备方法 | |
| US20210284579A1 (en) | Titanium-containing calcium hexaaluminate material and preparation method thereof | |
| CN104193339B (zh) | 一种硼化锆-碳化硅超细复合粉体及其制备方法 | |
| CN103420614B (zh) | 一种厚膜介质玻璃粉的制备方法 | |
| CN104556166A (zh) | 一种溶胶-凝胶工艺制备MgO·Al2O3超细粉体的方法 | |
| CN110818432B (zh) | 一种超细高熵硼化物纳米粉体及其制备方法 | |
| CN106316134B (zh) | 一种透辉石和长石主晶相微晶玻璃及其制备方法 | |
| CN104961137A (zh) | 一种纳米碱土金属硼化物的制备方法 | |
| CN103449463B (zh) | 一种硼化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法 | |
| CN104446491A (zh) | 一种非晶态氮化硼与碳化硅复合陶瓷粉体及其制备方法 | |
| CN110240132A (zh) | 一种基于熔盐法的氮化硅镁粉体及其制备方法 | |
| CN105036167A (zh) | 一种六铝酸钙及其制备方法 | |
| CN105347366A (zh) | 一种纳米级氧化镁微粉的制备方法 | |
| CN103482626B (zh) | 一种碳化锆-碳化硅复合粉体及其制备方法 | |
| CN106587025A (zh) | 一种石墨烯无机非金属复合材料的制备方法 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201201 Address after: No. 109 Qichao Road, Changan Town (Nongfa District), Haining City, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: HAINING BEISHI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 430081 construction of Qingshan District, Hubei, Wuhan Patentee before: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |