CN114368970A - 一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法 - Google Patents

一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114368970A
CN114368970A CN202210032729.1A CN202210032729A CN114368970A CN 114368970 A CN114368970 A CN 114368970A CN 202210032729 A CN202210032729 A CN 202210032729A CN 114368970 A CN114368970 A CN 114368970A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zrc
microspheres
sic
sio
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
CN202210032729.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114368970B (zh
Inventor
成来飞
叶昉
赵凯
崔雪峰
张立同
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.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
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 Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202210032729.1A priority Critical patent/CN114368970B/zh
Publication of CN114368970A publication Critical patent/CN114368970A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114368970B publication Critical patent/CN114368970B/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
    • C04B35/56—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 carbides or oxycarbides
    • C04B35/5607—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 carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
    • C04B35/5622—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 carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on zirconium or hafnium 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
    • 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
    • C04B35/56—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 carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—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 carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • 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
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • 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
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • 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
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • 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
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种亚微米级ZrC‑SiC复相陶瓷微球及制备方法，采用模板法结合碳热还原反应的制备方法。其技术特征在于：以间苯二酚与甲醛缩聚合成的酚醛树脂(RF)微球作为模板；再以步骤1合成的亚微米级树脂微球作为核，以stober法合成的二氧化硅(SiO2)作为第一层壳，正丁醇锆水解制得的氧化锆(ZrO2)为第二层壳，合成RF@SiO2@ZrO2核壳结构粉体；将步骤2所制备的粉体在一定温度下进行碳热还原反应，即得ZrC‑SiC复相陶瓷微球。本发明所提供的技术方案能够制备出粒径可控、粒径均一、流动性好、微结构和形貌均匀亚微米级ZrC‑SiC复相陶瓷微球。本发明发展的制备工艺稳定，可重复性高，成本低廉，利于ZrC‑SiC复相陶瓷微球的批量化生产。

Description

一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法
技术领域
本发明属于新材料的制备技术领域，涉及一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法。
背景技术
随着科学技术的不断创新，飞行器向着高速度、长航时方向发展，同时雷达探测技术也不断更新。这使得飞行器面临两大严峻挑战：其一是高马赫数飞行条件下飞行器处于极其严苛的气动加热环境，飞行器外壁面热防护材料的服役条件十分苛刻。其中，飞行器的鼻锥、机翼前缘等关键热部件的温度将超过2000℃，传统的热防护材料将很难满足使用需求；其二是飞行器要避免雷达探测，要具有电磁隐身功能。因此，未来飞行器的热防护系统中所采用的材料将必须同时具备耐超高温、足够的机械强度以及吸波等性能特点，才能承受超高温、强烈振动、急剧热冲击等严酷的热力环境以及抵抗雷达探测。
碳化锆(ZrC)作为超高温陶瓷(UHTCs)具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，是优良的高温结构材料，可应用于航空、航天领域飞行器热端部位。但是，碳化锆陶瓷在低温有氧环境下会发生氧化反应，热稳定性较低，同时碳化锆具有良好的导电性，对电磁波呈现强反射，很难满足高温有氧环境服役、吸波等功能需求，限制了其在航空、航天领域的更广泛应用。为了应对更加严苛复杂的工作环境，需对碳化锆陶瓷进行改性，通过引入低温抗氧化和半导体特征的碳化硅材料，设计和调控其微结构与物相，改善其低温抗氧化能力和阻抗匹配特性，使其兼顾环境热稳定性和吸波能力。
近年来，研究人员已经使用了多种方法制备碳化锆-碳化硅(ZrC-SiC)复相陶瓷粉体，例如聚合物转化法，溶胶凝胶结合碳热还原法和微波碳热还原法等。这些方法制备的ZrC-SiC复相陶瓷粉体均为形状不规则的颗粒，存在流动性差，物相分布不均匀，烧结活性低等问题，这些不足会加大复相陶瓷或者复相陶瓷涂层的制备难度。与这些制备方法获得的粉体相比，本发明申请人认为ZrC-SiC复相陶瓷微球具有更好的流动性，而且物相分布更加均匀，有望实现SiC与ZrC两相纳米尺度均匀分散，具有较高的烧结活性，可以弥补当前合成方法制备的粉体的不足，有望在制备复相陶瓷及涂层中产生有利效果。
迄今为止，关于ZrC-SiC复相陶瓷微球的报道只有一篇。Qiance Zhang等人以含锆和含硅的有机前驱体作为原料在1800℃下裂解制备出了直径约为30μm的Zr/Si/C陶瓷微球(Journal of the European Ceramic Society 37.5(2017):1909-1916)。该制备工艺所制得的陶瓷微球的直径较大(30μm)，且存在制备温度高(1800℃)，微球易开裂等问题。目前，还未见有制备尺寸可控、流动性好、物相分布均匀的亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球的报道。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法，为后续发展具有耐高温、抗氧化、吸波能力的ZrC-SiC复相陶瓷以及涂层提供了技术支持。本发明结合了模板法和碳热还原法，所制备的ZrC-SiC复相陶瓷微球完整保留了树脂微球的形貌，尺寸均匀可控，物相分布均匀，微球中的ZrC与SiC为纳米颗粒，这极大的增加了界面极化，利于材料对电磁波的耗散作用，也延长了氧气的扩散路径，利于提升材料在有氧环境下的稳定性。该ZrC-SiC复相陶瓷微球可用于制备ZrC-SiC复相陶瓷，也可作为陶瓷基复合材料防热吸波涂层的填料。
技术方案
一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球，其特征在于微球中的ZrC与SiC为纳米颗粒，且ZrC与SiC纳米颗粒相互交错生长在一起，嵌在碳球中。
一种所述亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球的制备方法，其特征在于：结合了模板法和碳热还原法，步骤如下：
步骤1、通过模板法制备核壳结构RF@SiO2@ZrO2粉体：
步骤1.1，通过间苯二酚与甲醛的缩聚反应制备酚醛树脂微球：将3～5g间苯二酚溶解到去离子水、无水乙醇和浓氨水的混合溶液中，搅拌均匀后滴加4～8ml的甲醛溶液，30℃水浴搅拌12～18h后离心并烘干，得到单分散RF微球；
步骤1.2，通过Stober法制备二氧化硅包覆酚醛树脂的核壳结构粉体RF@SiO2：将0.3～0.6g的RF微球放入到含有去离子水、无水乙醇、氨水以及十六烷三甲基溴化铵的混合溶液中，超声分散后，再滴加1～2ml正硅酸乙酯。20～40℃下水浴搅拌18～36h后离心并烘干，即得RF@SiO2粉体；
步骤1.3，将0.2～0.4g RF@SiO2粉体放入到含有去离子水、无水乙醇和乙腈的混合溶液中，超声分散后，再滴加1～3ml正丁醇锆与4～12ml无水乙醇的混合溶液，40～80℃下水浴搅拌3～8h后离心并烘干，得到RF@SiO2@ZrO2微球；
步骤2、碳热还原法制备ZrC-SiC复相陶瓷微球：
将RF@SiO2@ZrO2微球粉末放入管式炉中，在氩气气氛下以1～10℃/min的升温速度升温至1300～1500℃并保温2～6h发生反应，降温后得ZrC-SiC复相陶瓷微球粉末。
所述步骤1.1的混合溶液中含有20～50ml去离子水、250～320ml无水乙醇以及10～15ml浓氨水。
所述步骤1.2的混合溶液含有20～30ml去离子水、75～100ml无水乙醇、3～6ml氨水以及0.6～1.5g十六烷三甲基溴化铵。
所述步骤1.3的混合溶液含有1～3ml去离子水、125～150ml无水乙醇、以及25～50ml乙腈。
有益效果
本发明提出的一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法，采用模板法结合碳热还原反应的制备方法。其技术特征在于步骤为(1)以间苯二酚与甲醛缩聚合成的酚醛树脂(RF)微球作为模板；(2)以步骤(1)合成的亚微米级树脂微球作为核，以stober法合成的二氧化硅(SiO2)作为第一层壳，正丁醇锆水解制得的氧化锆(ZrO2)为第二层壳，合成RF@SiO2@ZrO2核壳结构粉体；(3)将步骤(2)所制备的粉体在一定温度下进行碳热还原反应，即得ZrC-SiC复相陶瓷微球。本发明所提供的技术方案能够制备出粒径可控、粒径均一、流动性好、微结构和形貌均匀亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球。本发明发展的制备工艺稳定，可重复性高，成本低廉，利于ZrC-SiC复相陶瓷微球的批量化生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果有以下几点：
(1)本发明采用模板法结合碳热还原工艺制备亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球，其有益效果在于：可以对作为模板的树脂微球进行尺寸调控，且树脂微球模板粒径均一，这非常利于最终制得的ZrC-SiC复相陶瓷微球的尺寸及分散性控制。
(2)亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球作为填料制备防热吸波涂层使用时，相较于普通复相颗粒，微球的分散性好，且碳化物粒径更小，存在更多的晶界和异质界面，利于材料对电磁波的损耗，增加了氧气的扩散路径，提升了材料在有氧环境下的热稳定性。
(3)本发明工艺步骤简单，工艺过程可重复性高，能够实现产物的可控合成。成本低，周期短，利于市场化推广。
附图说明
图1.是本发明的工艺流程图。首先制备树脂微球作为模板和碳源，通过前驱体水解在其表面先后沉积SiO2和ZrO2，之后对产物进行碳热还原反应，得到ZrC-SiC复相陶瓷微球。
图2.是本发明实施例1树脂微球：(a)、RF@SiO2微球(b)、RF@SiO2@ZrO2微球(c)的扫描电子显微镜(SEM)照片，RF@SiO2@ZrO2微球的透射电子显微镜(TEM)照片(d～f)；
从照片中可以看出，RF@SiO2@ZrO2微球具有核壳结构，表面有水解产物形成的菜花状的凸包颗粒。
图3.是本发明实施例1ZrC-SiC复相陶瓷微球的扫描电子显微镜(SEM)照片。从SEM照片中可以看出，产物维持了球状形貌，表面有细小的碳热还原反应形成的碳化物颗粒和气孔。
图4.是本发明实施例1ZrC-SiC复相陶瓷微球的X射线衍射(XRD)图谱。XRD结果显示产物为ZrC和SiC，其中SiC由于衍射强度较弱，得到的峰强较小。
图5.是本发明实施例1ZrC-SiC复相陶瓷微球的透射电子显微镜(TEM)照片。从TEM照片中可以看出，产物中ZrC与SiC纳米颗粒相互交错生长在一起，嵌在碳球中。
图6.是ZrC颗粒(a)与本发明实施例1ZrC-SiC复相陶瓷微球(b)在空气气氛下的TG-DSC曲线。可以看出，本发明所制备的ZrC-SiC复相陶瓷微球的起始氧化温度比ZrC粉末高了116℃，明显的提高了材料在有氧环境下的稳定性。
图7.是本发明实施例1ZrC-SiC复相陶瓷微球与相同物相组成的ZrC-SiC-C混合颗粒(实施例4)的介电性能。实部(a)；虚部(b)；损耗(c)
可以看出，本发明所制备的ZrC-SiC复相陶瓷微球的介电常数实部、虚部以及损耗角正切值均高于实施例4中相同物相组成的ZrC-SiC-C混合颗粒，这表明ZrC-SiC复相陶瓷微球具有更强的介电损耗能力。
图8.是本发明实施例1ZrC-SiC复相陶瓷微球与相同物相组成的ZrC-SiC-C混合颗粒(实施例4)的电磁反射系数。ZrC-SiC复相陶瓷微球(c，d)与实施例4ZrC-SiC-C混合粉末(a，b)的电磁反射系数图；ZrC-SiC复相陶瓷微球的不同厚度下电磁反射系数与电磁波频率的关系图(e)；阻抗随频率变化图(f)
可以看出，本发明所制备的ZrC-SiC复相陶瓷微球比具有相同物相组成的ZrC-SiC-C混合颗粒的有效吸波带宽要宽，最低反射系数也更低，阻抗匹配能力更好，具有更加优异的吸波性能。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清晰地描述，很显然，所描述实施例只是本发明的实施例中的一部分。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动、不脱离本发明所提供的方法前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1.
步骤1.通过模板法制备核壳结构RF@SiO2@ZrO2粉体
步骤1.1，通过间苯二酚与甲醛的缩聚反应制备酚醛树脂(Resorcinol-formaldehyde，RF)微球：将3g间苯二酚溶解到含有20ml去离子水、250ml无水乙醇以及10ml浓氨水的混合溶液中，搅拌均匀后滴加4ml的甲醛溶液，30℃水浴搅拌12h后离心并烘干，即得到单分散RF微球。
步骤1.2，通过Stober法制备二氧化硅包覆酚醛树脂的核壳结构粉体RF@SiO2：将0.3g步骤1.1制备的RF微球放入到含有20ml去离子水、75ml无水乙醇、3ml氨水以及0.6g十六烷三甲基溴化铵的混合溶液中，超声分散后，再滴加1ml正硅酸乙酯。30℃下水浴搅拌20h后离心并烘干，即得RF@SiO2粉体。
步骤1.3，将0.20g步骤1.2制备的RF@SiO2粉体放入到含有2ml去离子水、150ml无水乙醇、以及50ml乙腈的混合溶液中，超声分散后，再滴加2ml正丁醇锆与6ml无水乙醇的混合溶液，45℃下水浴搅拌5h后离心并烘干,即得到RF@SiO2@ZrO2微球。
步骤2.碳热还原法制备ZrC-SiC复相陶瓷微球
将步骤1.3制得的RF@SiO2@ZrO2微球粉末放入管式炉中在氩气气氛下以5℃/min的升温速度升温至1450℃并保温4h发生反应，降温后即得ZrC-SiC复相陶瓷微球粉末。
实施例2.
步骤1.1，通过间苯二酚与甲醛的缩聚反应制备酚醛树脂(Resorcinol-formaldehyde，RF)微球：将3g间苯二酚溶解到含有20ml去离子水、250ml无水乙醇以及10ml浓氨水的混合溶液中，搅拌均匀后滴加4ml的甲醛溶液，30℃水浴搅拌12h后离心并烘干，即得到单分散RF微球。
步骤1.2，通过Stober法制备二氧化硅包覆酚醛树脂的核壳结构粉体RF@SiO2：将0.3g步骤1.1制备的RF微球放入到含有20ml去离子水、75ml无水乙醇、3ml氨水以及0.6g十六烷三甲基溴化铵的混合溶液中，超声分散后，再滴加1ml正硅酸乙酯。30℃下水浴搅拌20h后离心并烘干，即得RF@SiO2粉体。
步骤1.3，将0.20g步骤1.2制备的RF@SiO2粉体放入到含有1.5ml去离子水、150ml无水乙醇、以及50ml乙腈的混合溶液中，超声分散后，再滴加1.5ml正丁醇锆与6ml无水乙醇的混合溶液，50℃下水浴搅拌5h后离心并烘干,即得到RF@SiO2@ZrO2微球。
步骤2.碳热还原法制备ZrC-SiC复相陶瓷微球
将步骤1.3制得的RF@SiO2@ZrO2微球粉末放入管式炉中在氩气气氛下以5℃/min的升温速度升温至1500℃并保温2h发生反应，降温后即得ZrC-SiC复相陶瓷微球粉末。
实施例3.
步骤1.1，通过间苯二酚与甲醛的缩聚反应制备酚醛树脂(Resorcinol-formaldehyde，RF)微球：将4g间苯二酚溶解到含有20ml去离子水、250ml无水乙醇以及10ml浓氨水的混合溶液中，搅拌均匀后滴加6ml的甲醛溶液，30℃水浴搅拌12h后离心并烘干，即得到单分散RF微球。
步骤1.2，通过Stober法制备二氧化硅包覆酚醛树脂的核壳结构粉体RF@SiO2：将0.3g步骤1.1制备的RF微球放入到含有20ml去离子水、75ml无水乙醇、3ml氨水以及0.6g十六烷三甲基溴化铵的混合溶液中，超声分散后，再滴加1ml正硅酸乙酯。30℃下水浴搅拌24h后离心并烘干，即得RF@SiO2粉体。
步骤1.3，将0.20g步骤1.2制备的RF@SiO2粉体放入到含有2ml去离子水、150ml无水乙醇、以及50ml乙腈的混合溶液中，超声分散后，再滴加2ml正丁醇锆与6ml无水乙醇的混合溶液，60℃下水浴搅拌6h后离心并烘干,即得到RF@SiO2@ZrO2微球。
步骤2.碳热还原法制备ZrC-SiC复相陶瓷微球
将步骤1.3制得的RF@SiO2@ZrO2微球粉末放入管式炉中在氩气气氛下以5℃/min的升温速度升温至1350℃并保温6h发生反应，降温后即得ZrC-SiC复相陶瓷微球粉末。
实施例4.
为突出本发明的产物的性能优点，将商用的炭黑粉末、碳化硅颗粒和碳化锆颗粒按照实施例1产物的物相组成进行混合，以此来对比产物的吸波性能。

Claims (5)

1.一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球，其特征在于微球中的ZrC与SiC为纳米颗粒，且ZrC与SiC纳米颗粒相互交错生长在一起，嵌在碳球中。
2.一种权利要求1所述亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球的制备方法，其特征在于：结合了模板法和碳热还原法，步骤如下：
步骤1、通过模板法制备核壳结构RF@SiO2@ZrO2粉体：
步骤1.1，通过间苯二酚与甲醛的缩聚反应制备酚醛树脂微球：将3～5g间苯二酚溶解到去离子水、无水乙醇和浓氨水的混合溶液中，搅拌均匀后滴加4～8ml的甲醛溶液，30℃水浴搅拌12～18h后离心并烘干，得到单分散RF微球；
步骤1.2，通过Stober法制备二氧化硅包覆酚醛树脂的核壳结构粉体RF@SiO2：将0.3～0.6g的RF微球放入到含有去离子水、无水乙醇、氨水以及十六烷三甲基溴化铵的混合溶液中，超声分散后，再滴加1～2ml正硅酸乙酯。20～40℃下水浴搅拌18～36h后离心并烘干，即得RF@SiO2粉体；
步骤1.3，将0.2～0.4g RF@SiO2粉体放入到含有去离子水、无水乙醇和乙腈的混合溶液中，超声分散后，再滴加1～3ml正丁醇锆与4～12ml无水乙醇的混合溶液，40～80℃下水浴搅拌3～8h后离心并烘干，得到RF@SiO2@ZrO2微球；
步骤2、碳热还原法制备ZrC-SiC复相陶瓷微球：
将RF@SiO2@ZrO2微球粉末放入管式炉中，在氩气气氛下以1～10℃/min的升温速度升温至1300～1500℃并保温2～6h发生反应，降温后得ZrC-SiC复相陶瓷微球粉末。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1.1的混合溶液中含有20～50ml去离子水、250～320ml无水乙醇以及10～15ml浓氨水。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1.2的混合溶液含有20～30ml去离子水、75～100ml无水乙醇、3～6ml氨水以及0.6～1.5g十六烷三甲基溴化铵。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1.3的混合溶液含有1～3ml去离子水、125～150ml无水乙醇、以及25～50ml乙腈。
CN202210032729.1A 2022-01-12 2022-01-12 一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法 Active CN114368970B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210032729.1A CN114368970B (zh) 2022-01-12 2022-01-12 一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210032729.1A CN114368970B (zh) 2022-01-12 2022-01-12 一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114368970A true CN114368970A (zh) 2022-04-19
CN114368970B CN114368970B (zh) 2022-12-06

Family

ID=81144268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210032729.1A Active CN114368970B (zh) 2022-01-12 2022-01-12 一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114368970B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115010510A (zh) * 2022-04-25 2022-09-06 上海交通大学 一种低热导的碳化锆包裹氧化锆陶瓷泡沫材料及制备方法
CN115353324A (zh) * 2022-08-30 2022-11-18 航天特种材料及工艺技术研究所 一种高导热耐烧蚀复合材料及其制备方法
CN116477949A (zh) * 2023-04-04 2023-07-25 西北工业大学 用于热喷涂的核壳结构硅基陶瓷改性ZrC复合粉末的制备方法及使用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444894A (en) * 1982-10-29 1984-04-24 Versar Inc. Silicon carbide and carbon structures and method of making
RU2368963C1 (ru) * 2008-03-17 2009-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Микротвэл ядерного реактора
CN103073299A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 复旦大学 一种碳球为添加剂的高韧性二硼化锆-碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法
CN104003715A (zh) * 2014-05-19 2014-08-27 清华大学 ZrC-ZrO2复合陶瓷微球及其制备方法
CN108276993A (zh) * 2018-02-05 2018-07-13 浙江科技学院 一种模板法制备的球形氮氧化物荧光粉及其制备方法
CN108483447A (zh) * 2018-04-28 2018-09-04 北京科技大学 一种微纳米级球形碳化硅材料的制备方法
CN110078521A (zh) * 2019-05-13 2019-08-02 西北工业大学 一种亚微米级氮化硅中空微球及制备方法
CN113045318A (zh) * 2021-05-11 2021-06-29 西北工业大学 一种亚微米级碳化物陶瓷中空微球及制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444894A (en) * 1982-10-29 1984-04-24 Versar Inc. Silicon carbide and carbon structures and method of making
RU2368963C1 (ru) * 2008-03-17 2009-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Микротвэл ядерного реактора
CN103073299A (zh) * 2013-01-06 2013-05-01 复旦大学 一种碳球为添加剂的高韧性二硼化锆-碳化硅复相陶瓷材料及其制备方法
CN104003715A (zh) * 2014-05-19 2014-08-27 清华大学 ZrC-ZrO2复合陶瓷微球及其制备方法
CN108276993A (zh) * 2018-02-05 2018-07-13 浙江科技学院 一种模板法制备的球形氮氧化物荧光粉及其制备方法
CN108483447A (zh) * 2018-04-28 2018-09-04 北京科技大学 一种微纳米级球形碳化硅材料的制备方法
CN110078521A (zh) * 2019-05-13 2019-08-02 西北工业大学 一种亚微米级氮化硅中空微球及制备方法
CN113045318A (zh) * 2021-05-11 2021-06-29 西北工业大学 一种亚微米级碳化物陶瓷中空微球及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QIANCE ZHANG，ET AL: "Preparation and characterization of polymer-derived Zr/Si/C", 《JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY》 *
XI-FEI MA，ET AL: "One-pot syntheses and characterization of zirconium carbide microspheres by carbon microencapsulation", 《CERAMICS INTERNATIONAL》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115010510A (zh) * 2022-04-25 2022-09-06 上海交通大学 一种低热导的碳化锆包裹氧化锆陶瓷泡沫材料及制备方法
CN115010510B (zh) * 2022-04-25 2023-04-28 上海交通大学 一种低热导的碳化锆包裹氧化锆陶瓷泡沫材料及制备方法
CN115353324A (zh) * 2022-08-30 2022-11-18 航天特种材料及工艺技术研究所 一种高导热耐烧蚀复合材料及其制备方法
CN116477949A (zh) * 2023-04-04 2023-07-25 西北工业大学 用于热喷涂的核壳结构硅基陶瓷改性ZrC复合粉末的制备方法及使用方法
CN116477949B (zh) * 2023-04-04 2024-04-30 西北工业大学 用于热喷涂的核壳结构硅基陶瓷改性ZrC复合粉末的制备方法及使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114368970B (zh) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114368970B (zh) 一种亚微米级ZrC-SiC复相陶瓷微球及制备方法
CN110819302B (zh) 一种碳化硅/碳中空多孔微球吸波材料的制备方法
CN106009428A (zh) 一种二氧化硅填充ptfe复合材料及其制备方法
CN109647297B (zh) 一种具有放射纤维状介孔壳层/中空核层结构的复合微球及其制备方法
CN110078521B (zh) 一种亚微米级氮化硅中空微球及制备方法
CN108751969B (zh) 一种耐高温、隔热、透波陶瓷基复合材料及其制备方法
Zhang et al. Microwave absorbing property of gelcasting SiC-Si3N4 ceramics with hierarchical pore structures
Shen et al. Preparation and optical properties of Y 2 O 3/SiO 2 powder
CN113045318B (zh) 一种亚微米级碳化物陶瓷中空微球及制备方法
CN112645729B (zh) 具有介孔结构的耐高温氧化锆复合隔热材料及其制备方法
Zhao et al. Synthesis of embedded ZrC-SiC-C microspheres via carbothermal reduction for thermal stability and electromagnetic wave absorption
Najafi et al. Improvement of SiC nanopowder synthesis by sol–gel method via TEOS/resin phenolic precursors
Simonenko et al. Preparation of HfB 2/SiC composite powders by sol–gel technology
CN111620342A (zh) 一种小尺寸单分散中空二氧化硅微球及其制备方法和应用
CN112079640A (zh) MoSi2@ZrO2核壳结构制备方法
CN108580922A (zh) 一种制备高性能铝基碳化硅的方法
KR20220152150A (ko) 중공 입자, 해당 중공 입자의 제조 방법, 수지 조성물, 그리고 해당 수지 조성물을 사용한 수지 성형체 및 적층체
JPH05213611A (ja) 黒鉛質粉体および黒鉛粉体の親水化処理方法
CN116496092B (zh) 一种微米级氮化硅陶瓷微球及其制备方法和应用
TWI579231B (zh) 一種製備球形氮化鋁粉末的方法
CN108941543A (zh) 一种氧化铝包覆金属铬粉体的制备方法
CN111233022B (zh) 一种制备钇铝石榴石纳米颗粒的方法
CN108788181B (zh) 一种合成规整球状形貌的核壳结构碳包金纳米颗粒的方法
Ruan et al. Electromagnetic Interference Shielding Properties of SiC Ceramic Matrix Composite Reinforced by Three-dimensional Silicon Carbide Nanowire Network
Zhang et al. Hollow silicon carbide microspheres for excellent and lightweight electromagnetic wave absorber

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