CN113248261A - 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法 - Google Patents

一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113248261A
CN113248261A CN202110664756.6A CN202110664756A CN113248261A CN 113248261 A CN113248261 A CN 113248261A CN 202110664756 A CN202110664756 A CN 202110664756A CN 113248261 A CN113248261 A CN 113248261A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hafnium carbide
tantalum boride
powder
molybdenum disilicide
spherical 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
Application number
CN202110664756.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113248261B (zh
Inventor
柳彦博
马壮
刘玲
高丽红
朱时珍
委思豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202110664756.6A priority Critical patent/CN113248261B/zh
Publication of CN113248261A publication Critical patent/CN113248261A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113248261B publication Critical patent/CN113248261B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • C04B35/58064—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides based on refractory borides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3839—Refractory metal carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/666—Applying a current during sintering, e.g. plasma sintering [SPS], electrical resistance heating or pulse electric current sintering [PECS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/94—Products characterised by their shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及复合粉体材料技术领域，提供了一种二硅化钼包覆硼化钽‑碳化铪球形粉体及其制备方法。本发明通过球磨和喷雾干燥造粒制备硼化钽‑碳化铪团聚粉体，然后将团聚粉体进行感应等离子球化处理，实现粉体的烧结致密化，之后在所得硼化钽‑碳化铪球形粉体表面包覆一层二硅化钼包覆层，得到核壳结构的二硅化钼包覆硼化钽‑碳化铪球形粉体。本发明制备的二硅化钼包覆硼化钽‑碳化铪球形粉体致密度以及内聚力高，球形度高，流动性好，满足等离子喷涂对于粉体的要求，且二硅化钼的熔点低于硼化钽，在等离子喷涂过程中，可以熔化的更加充分，提高涂层的致密性，二硅化钼包覆层还可以抑制等离子喷涂过程中碳化铪的挥发，降低碳化铪的损失。

Description

一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合粉体材料技术领域，尤其涉及一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法。
背景技术
随着航空航天技术的发展，飞行器的速度越来越快，发动机内部以及基体表面所承受的温度越来越高，传统高温合金早已无法满足使用要求。高速发动机要求材料具有高强度、低密度、优异抗热冲击稳定性、耐腐蚀和抗氧化等性能，通常在基体表面制备一层涂层，以提高基体的强度、抗热性和耐腐蚀性等性能。
硼化钽(TaB)是一种简单密排六方金属结构化合物，具有高熔点(3040℃)高硬度以及优异化学稳定性等优点；碳化铪(HfC)具有高强度、高硬度、低热膨胀系数等优点，所以硼化钽中加入碳化铪作为涂层材料制成的复合涂层，其抗氧化性可以得到有效提高。
目前，本领域主要是以硼化钽-碳化铪微米团聚粉体为原料，通过等离子喷涂法在基体表面制备涂层。而制备硼化钽-碳化铪微米团聚粉体的方法主要为球磨混粉和喷雾造粒工艺。但是，上述方法制备的硼化钽-碳化铪微米团聚粉体表面一般比较疏松、粗糙，结合强度较低，在涂层制备过程中，粉体在输送时容易破碎且难以进入等离子焰流中心，难以熔融；而且利用大气等离子喷涂系统制备的抗氧化烧蚀涂层存在空隙较多，结构松散等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法。本发明制备的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体球形度和致密度高，流动性好，满足等离子喷涂对于粉体的要求，采用本发明的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体制备涂层，所得涂层致密性好，与基体的结合强度高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硼化钽、碳化铪、聚乙烯醇和无水乙醇混合进行第一球磨，得到第一混合浆料；
(2)将所述第一混合浆料进行第一喷雾干燥造粒，得到团聚粉体；
(3)将所述团聚粉体进行感应等离子球化处理，得到硼化钽-碳化铪球形粉体；
(4)将所述硼化钽-碳化铪球形粉体、二硅化钼、水和聚乙烯醇混合进行第二球磨，得到第二混合浆料；
(5)将所述第二混合浆料进行第二喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体。
优选的，所述步骤(1)中硼化钽与碳化铪的体积比为1～4:1，所述第一混合浆料中聚乙烯醇的质量分数为0.5～2wt％，所述第一混合浆料的固含量为35～60wt％。
优选的，所述第一喷雾干燥造粒的参数包括：进口温度为210～350℃，出口温度为100～130℃，喷头转速为25～45Hz，蠕动泵转速为35～50rpm。
优选的，所述感应等离子球化处理的参数包括：氩气流量为30～70SLPM，氢气流量为0～14SLPM，处理室压力为6～14PSI，送粉率为15～60g/min。
优选的，所述第一球磨和第二球磨的转速独立地为100r/min～400r/min，球磨时间独立地为2～6h。
优选的，所述第一球磨和第二球磨所用的磨球为氧化锆磨球，所述磨球包括规格为Φ5mm和Φ10mm的磨球，规格为Φ5mm的磨球和规格为Φ10mm的磨球的质量比为1～3:1，所述第一球磨和第二球磨的球料比为1～4:1。
优选的，所述硼化钽-碳化铪球形粉体和二硅化钼的体积比为6.5～9:1；所述第二混合浆料中聚乙烯醇的质量分数为0.5～4wt％；所述第二混合浆料的固含量为40～60wt％。
优选的，所述第二喷雾干燥造粒的参数包括：进口温度为150～300℃，出口温度为100～120℃，喷头转速为20～45Hz，蠕动泵转速为35～50rpm。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体，包括硼化钽-碳化铪球形粉体内核和包覆在所述硼化钽-碳化铪球形粉体内核表面的二硅化钼壳层。
优选的，所述二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的粒径为20～90μm，所述二硅化钼包覆层的厚度为2～10μm。
本发明提供了一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的制备方法，包括以下步骤：(1)将硼化钽、碳化铪、聚乙烯醇和无水乙醇混合进行第一球磨，得到第一混合浆料；(2)将所述混合浆料进行第一喷雾干燥造粒，得到团聚粉体；(3)将所述团聚粉体依次进行感应等离子球化处理，得到硼化钽-碳化铪球形粉体；(4)将所述硼化钽-碳化铪球形粉体、二硅化钼、水和聚乙烯醇混合进行第二球磨，得到第二混合浆料；(5)将所述第二混合浆料进行第二喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体。本发明首先制备硼化钽-碳化铪团聚粉体，然后将团聚粉体进行感应等离子球化处理，在感应等离子球化处理过程中，团聚粉体以离散的方式输送进入高温的感应等离子体(～10000℃)中，粉体颗粒在短时间内(～2s)加热至烧结温度以上，产生一定量的液相，封填了孔隙、界面等缺陷，从而实现粉体的烧结致密化。此外，本发明在硼化钽-碳化铪球形粉体表面包覆一层二硅化钼包覆层，由于二硅化钼的熔点低于硼化钽，在等离子喷涂过程中，可以熔化的更加充分，进一步填充涂层中片层搭接造成的间隙、空位等缺陷，提高涂层的致密性；且二硅化钼包覆层可以抑制等离子喷涂过程中碳化铪的挥发，降低碳化铪的损失。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体。本发明提供的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体致密度以及内聚力高，球形度高，流动性好，满足等离子喷涂对于粉体的要求，采用本发明的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体制备涂层，所得涂层致密度高，与基体的结合强度高。
附图说明
图1为实施例1制备得到的MoSi2-TaB/HfC球形粉体的低倍扫描电子显微镜(SEM)图。
图2为实施例1制备得到的MoSi2-TaB/HfC球形粉体的高倍扫描电子显微镜(SEM)图。
图3为实施例1制备得到的MoSi2-TaB/HfC球形粉体的截面高倍扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
本发明提供了一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硼化钽、碳化铪、聚乙烯醇和无水乙醇混合进行第一球磨，得到第一混合浆料；
(2)将所述第一混合浆料进行第一喷雾干燥造粒，得到团聚粉体；
(3)将所述团聚粉体依次进行感应等离子球化处理，得到硼化钽-碳化铪球形粉体；
(4)将所述硼化钽-碳化铪球形粉体、二硅化钼、水和聚乙烯醇混合进行第二球磨，得到第二混合浆料；
(5)将所述第二混合浆料进行第二喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体。
本发明将硼化钽、碳化铪、聚乙烯醇和无水乙醇混合进行第一球磨，得到第一混合浆料。在本发明中，所述硼化钽与碳化铪的体积比优选为1～4:1，更优选为2～3:1；所述第一混合浆料中聚乙烯醇的质量分数优选为0.5～2wt％，更优选为1～1.5wt％，所述聚乙烯醇起到粘结剂的作用；所述第一混合浆料的固含量优选为35～60wt％，更优选为40～50wt％。在本发明中，所述第一球磨的转速优选为100～400r/min，更优选为200～300r/min，所述第一球磨的时间优选为2～6h，更优选为3～5h；所述第一球磨所用的磨球优选为氧化锆磨球，所述磨球优选包括规格为Φ5mm和Φ10mm的磨球，规格为Φ5mm的磨球和规格为Φ10mm的磨球的质量比优选为1～3:1，更优选为2～2.5:1，所述第一球磨和第二球磨的球料比优选为1～4:1，更优选为2～3:1。
在本发明的具体实施例中，优选先将硼化钽、碳化铪、聚乙烯醇和无水乙醇混合，得到悬浊液，然后再将所述悬浊液加入搅拌球磨机中进行球磨。
得到第一混合浆料后，本发明将所述第一混合浆料进行第一喷雾干燥造粒，得到团聚粉体。在本发明中，所述第一喷雾干燥造粒的参数优选包括：进口温度为210～350℃，优选为220～300℃，出口温度为100～130℃，优选为110～120℃，喷头转速为25～45Hz，优选为30～40Hz，蠕动泵转速为35～50rpm，优选为40～45rpm；喷雾干燥完成后，本发明优选将所得颗粒烘干，所述烘干的温度优选为80℃，时间优选为24h，本发明通过烘干将喷雾干燥所得颗粒中的水分彻底去除。
第一喷雾干燥完成后，本发明优选将所得干燥粒过检验筛，达到粒径为20～100μm的团聚粉体，所得团聚粉体为球形粉体。
得到所述团聚粉体后，本发明将所述团聚粉体依次进行感应等离子球化处理，得到硼化钽-碳化铪球形粉体。在本发明中，所述感应等离子球化处理的参数优选包括：氩气流量为30～70SLPM，优选为40～60SLPM，进一步优选为55SLPM，氢气流量为0～14SLPM，优选为5～10SLPM，进一步优选为7SLPM，处理室压力为6～14PSI，优选为8～12PSI，送粉率为15～60g/min，优选为20～50g/min。
在本发明的具体实施例中，优选将团聚粉体送入感应等离子球化设备中，通过去离子水收集球化粉体，将收集到的球化粉体依次进行干燥和过检验筛，得到粒径为20～70μm的硼化钽-碳化铪球形粉体。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～200℃，优选为100～180℃，保温时间优选为20～30h，更优选为24～28h。
得到硼化钽-碳化铪球形粉体后，本发明优选将所得硼化钽-碳化铪球形粉体、二硅化钼、水和聚乙烯醇混合进行第二球磨，得到第二混合浆料。在本发明中，所述第二混合浆料中聚乙烯醇的质量分数优选为0.5～4wt％，更优选为1～3wt％，所述聚乙烯醇起到粘结剂的作用；所述硼化钽-碳化铪球形粉体和二硅化钼的体积比优选为6.5～9:1，更优选为8～9:1；所述第二混合浆料的固含量优选为40～60wt％，更优选为45～55wt％；所述二硅化钼的粒径优选为0.2～3μm，更优选为0.5～2μm；在本发明中，所述第二球磨的条件优选和第一球磨相同，在此不再赘述；所述第二球磨优选在搅拌球磨机中进行。
得到第二混合浆料后，本发明将所述第二混合浆料进行第二喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体(MoSi2-TaB/HfC球形粉体)。在本发明中，所述第二喷雾干燥造粒的参数优选包括：进口温度为150～300℃，出口温度为100～120℃，喷头转速为20～45Hz，蠕动泵转速为35～50rpm；喷雾干燥完成后，本发明优选将所得颗粒烘干，所述烘干的温度优选为80℃，升温至烘干温度的速率优选≤3℃/min，烘干时间优选为24h。在第二喷雾干燥过程中，二硅化钼颗粒包覆在硼化钽-碳化铪球形粉体表面，形成厚度为2～10μm的壳层。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体，包括硼化钽-碳化铪球形粉体内核和包覆在所述硼化钽-碳化铪球形粉体内核表面的二硅化钼壳层；在本发明中，所述二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的粒径优选为20～90μm，更优选为30～80μm，所述二硅化钼包覆层的厚度优选为2～10μm，更优选为3～8μm。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
以下实施制备得到的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪复合粉体进行如下观察和测试：
(1)粉体形貌观察：
利用日本高新技术株式会社S-4800型冷场发射扫描电子显微镜观察所述粉体形貌；
(2)X射线衍射分析
利用荷兰PANalytical公司生产的X’Pert PRO MPD型多晶X射线衍射分析仪(XRD)进行分析；实验条件：Cu靶，Kα，Ni滤波片；管电压40kv，管电流40mA；狭缝尺寸DS＝0.957，PSD＝2.12，扫描速度4°/min；
实施例1
(1)将65g硼化钽、35g碳化铪(硼化钽和碳化铪的体积比为2.1:1)、1g聚乙烯醇与100g无水乙醇配制成悬浊液，置于球磨罐中，球料比为4:1，在250r/min下球磨3h后，得到第一混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的第一混合浆料转移至喷雾干燥造粒塔中进行团聚造粒；其中，喷雾干燥造粒参数为：进口温度210℃，出口温度100℃，喷头转速25Hz，蠕动泵转速35rpm，将造粒后的粉体烘干后过检验筛，得到粒径为20～100μm的BTa/HfC微米球形团聚粉体，烘干温度为80℃，时间为24h。
(3)将步骤(2)得到的团聚粉体送入感应等离子体球化设备进行处理，将球化后的粉体烘干后过检验筛，得到粒径为10～70μm的硼化钽-碳化铪球形粉体。其中，感应等离子体球化处理参数为：氩气流量为55SLPM，氢气流量为7SLPM，处理室压力为8PSI，送粉率为35g/min。
(4)将硼化钽-碳化铪球形粉体48g、二硅化钼颗粒(粒径为0.2～3μm)4.8g(硼化钽-碳化铪球形粉体和二硅化钼的体积比为9:1)和聚乙烯醇0.5g加入去离子水中，利用搅拌球磨机以100r/min搅拌球磨5h，得到第二混合浆料，第二混合浆料的固含量为40wt％。
(5)将第二混合浆料进行喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体(MoSi2-TaB/HfC球形粉体)。其中，进行喷雾干燥造粒的参数为：进口温度为150℃，出口温度为100℃，喷头转速为45Hz，蠕动泵转速为40rpm。在硼化钽-碳化铪球形粉体内核表面形成厚度为2～10μm的二硅化钼壳层，将包覆粉末颗粒烘干，烘干温度为80℃，升温速率≤3℃/min，烘干时间为24h。
对所制备得到的MoSi2-TaB/HfC球形粉体进行粉体形貌观察，所得结果如图1～2所示。图1为所得的MoSi2-TaB/HfC球形粉体的低倍扫描电子显微镜(SEM)图，图2为MoSi2-TaB/HfC球形粉体的高倍扫描电子显微镜(SEM)图。根据图1～2可以看出，MoSi2-TaB/HfC球形粉体呈表面致密光滑的球形，粒径分布为粒径为20～100μm。
对球形粉体的截面进行观察，所得结果如图3所示，图3为MoSi2-TaB/HfC球形粉体的截面高倍扫描电子显微镜(SEM)图。根据图3可以看出，粉体截面有明显的核壳结构出现。
对MoSi2-TaB/HfC球形粉体进行X射线衍射测试，结果表明没有杂质峰出现，说明粉体中无杂质引入。
实施例2
(1)将65g硼化钽、35g碳化铪(硼化钽和碳化铪的体积比为2.1:1)、3g聚乙烯醇与150g无水乙醇配制成悬浊液，置于球磨罐中，球料比为4:1，在100r/min下球磨6h后，得到第一混合浆料；
(2)将步骤(1)得到的第一混合浆料转移至喷雾干燥造粒塔中进行团聚造粒；其中，喷雾干燥造粒参数为：进口温度300℃，出口温度110℃，喷头转速29Hz，蠕动泵转速35rpm，将造粒后的粉体烘干后过检验筛，得到粒径为20～100μm的BTa/HfC微米球形团聚粉体，烘干温度为80℃，时间为24h。
(3)将步骤(2)得到的团聚粉体送入改进的大气等离子喷枪系统中进行感应等离子体球化处理，通过去离子水收集球化粉体，对所述球化粉体进行烘干处理，将球化后的粉体烘干后过检验筛，得到粒径为10～70μm的硼化钽-碳化铪球形粉体。其中，感应等离子体球化处理参数为：氩气流量为55SLPM，氢气流量为7SLPM，处理室压力为8PSI，送粉率为20g/min。
(4)将硼化钽-碳化铪球形粉体60g、二硅化钼颗粒(粒径为0.2～3μm)6g(硼化钽-碳化铪球形粉体和二硅化钼的体积比为9:1)和聚乙烯醇1g加入去离子水中，利用搅拌球磨机以200r/min搅拌球磨3h，得到第二混合浆料，第二混合浆料的固含量为55wt％。
(5)将第二混合浆料进行喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体(MoSi2-TaB/HfC球形粉体)。其中，进行测试喷雾干燥造粒参数为：进口温度为300℃，出口温度为120℃，喷头转速为25Hz，蠕动泵转速为35rpm。在硼化钽-碳化铪球形粉体内核表面形成厚度为2～10μm的二硅化钼壳层，将所得粉末颗粒烘干，烘干温度为80℃，升温速率≤3℃/min，粉末颗粒烘干时间为24h。
对所制备得到的MoSi2-TaB/HfC球形粉体进行粉体形貌观察，结果显示粉体呈表面致密光滑的球形，粒径分布为粒径为20～100μm。
对球形粉体的截面进行观察，结果显示粉体截面有明显的核壳结构出现。
对MoSi2-TaB/HfC球形粉体进行X射线衍射测试，结果表明粉体中无杂质引入。
应用例
以实施例1制备的MoSi2-TaB/HfC球形粉体为材料，采用等离子喷涂法在C/C表面制备涂层，制备条件为：电流900A，氩气流量65SLPM，氢气流量10SLPM，涂层的厚度为300μm。
结果显示，所得涂层的致密度为85％，与基体的结合强度为15MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硼化钽、碳化铪、聚乙烯醇和无水乙醇混合进行第一球磨，得到第一混合浆料；
(2)将所述第一混合浆料进行第一喷雾干燥造粒，得到团聚粉体；
(3)将所述团聚粉体进行感应等离子球化处理，得到硼化钽-碳化铪球形粉体；
(4)将所述硼化钽-碳化铪球形粉体、二硅化钼、水和聚乙烯醇混合进行第二球磨，得到第二混合浆料；
(5)将所述第二混合浆料进行第二喷雾干燥造粒，得到二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硼化钽与碳化铪的体积比为1～4:1，所述第一混合浆料中聚乙烯醇的质量分数为0.5～2wt％，所述第一混合浆料的固含量为35～60wt％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一喷雾干燥造粒的参数包括：进口温度为210～350℃，出口温度为100～130℃，喷头转速为25～45Hz，蠕动泵转速为35～50rpm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述感应等离子球化处理的参数包括：氩气流量为30～70SLPM，氢气流量为0～14SLPM，处理室压力为6～14PSI，送粉率为15～60g/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨和第二球磨的转速独立地为100r/min～400r/min，球磨时间独立地为2～6h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨和第二球磨所用的磨球为氧化锆磨球，所述磨球包括规格为Φ5mm和Φ10mm的磨球，规格为Φ5mm的磨球和规格为Φ10mm的磨球的质量比为1～3:1，所述第一球磨和第二球磨的球料比为1～4:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼化钽-碳化铪球形粉体和二硅化钼的体积比为6.5～9:1；所述第二混合浆料中聚乙烯醇的质量分数为0.5～4wt％；所述第二混合浆料的固含量为40～60wt％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二喷雾干燥造粒的参数包括：进口温度为150～300℃，出口温度为100～120℃，喷头转速为20～45Hz，蠕动泵转速为35～50rpm。
9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体，包括硼化钽-碳化铪球形粉体内核和包覆在所述硼化钽-碳化铪球形粉体内核表面的二硅化钼壳层。
10.根据权利要求9所述的二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体，其特征在于，所述二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体的粒径为20～90μm，所述二硅化钼包覆层的厚度为2～10μm。
CN202110664756.6A 2021-06-16 2021-06-16 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法 Active CN113248261B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110664756.6A CN113248261B (zh) 2021-06-16 2021-06-16 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110664756.6A CN113248261B (zh) 2021-06-16 2021-06-16 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113248261A true CN113248261A (zh) 2021-08-13
CN113248261B CN113248261B (zh) 2022-05-10

Family

ID=77188143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110664756.6A Active CN113248261B (zh) 2021-06-16 2021-06-16 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113248261B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974561A (zh) * 2022-12-15 2023-04-18 内蒙古工业大学 Mo-Si系金属硅化物/ZrC纳米复合粉体及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070093318A (ko) * 2006-03-13 2007-09-18 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 본드 코팅 및 열차단 조성물, 이들을 도포하기 위한 방법및 그들로 코팅된 물품
CN103764594A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 赫拉克勒斯公司 在潮湿环境中稳定的超耐火材料及其制造方法
CN104557050A (zh) * 2014-12-20 2015-04-29 北京矿冶研究总院 具备核壳结构的ZrB2-SiC/Si复合粉末及其制备方法
CN107814589A (zh) * 2017-10-27 2018-03-20 北京理工大学 一种氧化物原位包覆二硼化锆‑碳化硅团聚粉体的方法
CN107880590A (zh) * 2017-10-27 2018-04-06 北京理工大学 一种二氧化硅包覆二硼化锆‑碳化硅的复合粉体
CN110396003A (zh) * 2019-08-15 2019-11-01 北京理工大学 一种多元掺杂改性二硼化锆-碳化硅涂层的制备方法
CN110668822A (zh) * 2019-11-13 2020-01-10 哈尔滨工业大学 一种反应热压烧结法低温制备二硼化物-碳化物固溶体复相陶瓷的方法
CN112962012A (zh) * 2021-01-31 2021-06-15 湖南科技大学 一种集抗氧化和阻界面扩散于一体的复合防护涂层及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070093318A (ko) * 2006-03-13 2007-09-18 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 본드 코팅 및 열차단 조성물, 이들을 도포하기 위한 방법및 그들로 코팅된 물품
CN103764594A (zh) * 2011-08-31 2014-04-30 赫拉克勒斯公司 在潮湿环境中稳定的超耐火材料及其制造方法
CN104557050A (zh) * 2014-12-20 2015-04-29 北京矿冶研究总院 具备核壳结构的ZrB2-SiC/Si复合粉末及其制备方法
CN107814589A (zh) * 2017-10-27 2018-03-20 北京理工大学 一种氧化物原位包覆二硼化锆‑碳化硅团聚粉体的方法
CN107880590A (zh) * 2017-10-27 2018-04-06 北京理工大学 一种二氧化硅包覆二硼化锆‑碳化硅的复合粉体
CN110396003A (zh) * 2019-08-15 2019-11-01 北京理工大学 一种多元掺杂改性二硼化锆-碳化硅涂层的制备方法
CN110668822A (zh) * 2019-11-13 2020-01-10 哈尔滨工业大学 一种反应热压烧结法低温制备二硼化物-碳化物固溶体复相陶瓷的方法
CN112962012A (zh) * 2021-01-31 2021-06-15 湖南科技大学 一种集抗氧化和阻界面扩散于一体的复合防护涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
颜银标: "《工程材料及热成型工艺》", 31 May 2014, 北京：化学工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974561A (zh) * 2022-12-15 2023-04-18 内蒙古工业大学 Mo-Si系金属硅化物/ZrC纳米复合粉体及其制备方法
CN115974561B (zh) * 2022-12-15 2024-01-16 内蒙古工业大学 Mo-Si系金属硅化物/ZrC纳米复合粉体及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113248261B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110396003B (zh) 一种多元掺杂改性二硼化锆-碳化硅涂层的制备方法
CN107814589B (zh) 一种氧化物原位包覆二硼化锆-碳化硅团聚粉体的方法
CN112725716B (zh) 一种热喷涂用的核壳结构陶瓷复合粉体及其制备方法
CN107243640B (zh) 一种用作热喷涂结构喂料的高性能金属陶瓷复合粉体及其制备方法
CN110396002B (zh) 一种高温抗氧化耐烧蚀非氧化物基致密涂层的制备方法
CN112921265B (zh) 一种高温抗氧化耐烧蚀硼化锆基致密涂层的制备方法
CN112358293B (zh) 热障涂层用粉末、其制备方法和应用以及具有热障涂层的复合材料
CN111732457B (zh) 一种耐温1650℃纤维增强陶瓷基复合材料表面抗氧化/红外隐身涂层及其制备方法
CN104129991B (zh) 一种等离子喷涂用低成本空心球形ysz粉末的制备方法
CN108103431B (zh) 一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法
CN111534796B (zh) 一种等离子物理气相沉积用纳米莫来石粉体及其制备方法
CN113248261B (zh) 一种二硅化钼包覆硼化钽-碳化铪球形粉体及其制备方法
CN107880590B (zh) 一种二氧化硅包覆二硼化锆-碳化硅的复合粉体
CN112831747B (zh) 一种热防护涂层及其制备方法
CN111517777B (zh) 一种适用于热喷涂的Al2O3-YAG复合粉体及其制备方法和应用
CN111410201B (zh) 一种适合等离子喷涂的纳米结构硅酸镱喂料的制备方法
CN109848406B (zh) 钛基复合材料的粉末冶金制备方法及制品
CN108530062B (zh) 一种超高温热障涂层用中空结构粉末及其制备方法与应用、超高温热障涂层
CN113880586B (zh) 一种二硼化铪-二硅化钽复合粉体及其制备方法
CN115231954B (zh) 一种多组分超高温抗氧化耐烧蚀陶瓷涂层的制备方法
CN114752801B (zh) 一种板状晶强化网状结构硬质合金及其制备方法
CN114713833B (zh) 基于原位还原的球形钨基复合粉末及其制备方法
CN110387517B (zh) 一种钛-硅-碳系反应喷涂复合粉末及其制备方法
CN114086102A (zh) 一种Ba(Mg1/3Ta2/3)O3-YSZ双陶瓷层热障涂层及其制备方法
CN115093225A (zh) 一种Y4Al2O9/Y2O3共晶陶瓷粉体及球形喂料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant