A low-temperature rapid preparation method for ZrO 2_SiO 2 matrix composites comprises the following steps: a) weighing silica sol and ZrO 2 powder in a certain proportion, putting ZrO 2 powder into silica sol, stirring silica sol with magnetic force for more than 6 hours to form a suspension of silica sol doped with ZrO 2 powder; b) making high-temperature resistant inorganic fiber cloth or thin; A layer of fabric is clamped by a graphite mold, then vacuumed in a vacuum vessel, then inhaled step a), and the suspension liquid is impregnated. The impregnated high-temperature inorganic fiber cloth or thin layer fabric is quickly transferred to the oven for heat treatment, so that it is gelatinization. It is cooled naturally to room temperature to solidify and repeatedly impregnate. Gelatinization Natural cooling 5_8 times; c) The hard solids were heat-treated in a horse-pot furnace at a temperature below 800 C. Finally, ZrO2 SiO2 matrix composites were obtained by cooling to room temperature.
【技术实现步骤摘要】
一种ZrO2-SiO2基复合材料的低温快速制备方法
本专利技术属于溶胶-凝胶法与泥浆法制备ZrO2-SiO2基复合材料领域,尤其涉及一种低温快速制备ZrO2-SiO2基复合材料的方法及其制备的ZrO2-SiO2基复合材料。
技术介绍
由于其结构网络的紧密性和完整性,原子间较高的键强,SiO2陶瓷具有低密度以及优异的热物理性能,但是由于SiO2陶瓷的力学性能偏低、高温下容易发生软化,在一定程度上限制了SiO2基复合材料的高温应用。ZrO2具有耐腐蚀、耐高温、高强度和韧性好等特性,是优异的耐高温腐蚀、氧化还原的复合材料,具有非常重要的实用价值,在很多领域里是一些设备或制件不可代替的材料。ZrO2-SiO2复相玻璃在2200℃以下具有优异的抗氧化性能,ZrO2-SiO2基复合材料的抗氧化性与介电性能优异、高温服役寿命长、结构稳定性高,是一款优秀的适用于高温有氧环境的理想结构和功能材料。制备ZrO2-SiO2基复合材料的关键是使ZrO2-SiO2基体材料均匀分散在纤维编织件中,由于无机纤维束间存在一定的间隙,在制备过程中极易形成带有闭孔,导致材料孔隙率偏高,因此,采取合适的制备工艺尤为关键,溶胶-凝胶工艺将无机盐或金属醇盐经过水解后直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,之后将纤维预制件置于溶胶中,经过水解、缩聚的过程形成凝胶,凝胶再经过干燥和热处理后就形成了ZrO2-SiO2基复合材料。但是用于制备ZrO2-SiO2的溶胶陶瓷产率低,制备周期长,而且在材料热处理过程中制备温度高(≥1000℃)、收缩较大、气孔率高,导致材料的强度低。随着航空航天事业的发展,对陶瓷(尤其是陶 ...
【技术保护点】
1.一种ZrO2‑SiO2基复合材料的低温快速制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a)按一定的比例称取氧化硅溶胶和ZrO2微粉,将ZrO2微粉放入氧化硅溶胶中,通过磁力搅拌6个小时以上形成氧化硅溶胶掺杂ZrO2微粉的悬浊液;b)将耐高温无机纤维布或薄层织物用石墨模具夹紧,置于真空容器中抽真空,然后吸入步骤a)所得的悬浊液进行整体浸渍;再将浸渍悬浊液后的耐高温无机纤维布或薄层织物迅速转移至烘箱内进行热处理,使其凝胶化,最后自然冷却至室温使其固化,得到硬质固体;c)将经步骤b)处理后得到的硬质固体在真空裂解炉中进行高温热处理;最后冷却至室温,得到ZrO2‑SiO2基复合材料;其中,步骤b)中自然冷却至室温使其固化之后,还包括进行再次进行整体浸渍‑凝胶化处理‑自然冷却至室温的步骤,重复所述整体浸渍‑凝胶化处理‑自然冷却至室温的操作5‑8次;步骤c)中的高温热处理是指:以10℃/min速率加热升温至500‑800℃范围内的预定温度,然后保温10min‑1h。
【技术特征摘要】
1.一种ZrO2-SiO2基复合材料的低温快速制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a)按一定的比例称取氧化硅溶胶和ZrO2微粉,将ZrO2微粉放入氧化硅溶胶中,通过磁力搅拌6个小时以上形成氧化硅溶胶掺杂ZrO2微粉的悬浊液;b)将耐高温无机纤维布或薄层织物用石墨模具夹紧,置于真空容器中抽真空,然后吸入步骤a)所得的悬浊液进行整体浸渍;再将浸渍悬浊液后的耐高温无机纤维布或薄层织物迅速转移至烘箱内进行热处理,使其凝胶化,最后自然冷却至室温使其固化,得到硬质固体;c)将经步骤b)处理后得到的硬质固体在真空裂解炉中进行高温热处理;最后冷却至室温,得到ZrO2-SiO2基复合材料;其中,步骤b)中自然冷却至室温使其固化之后,还包括进行再次进行整体浸渍-凝胶化处理-自然冷却至室温的步骤,重复所述整体浸渍-凝胶化处理-自然冷却至室温的操作5-8次;步骤c)中的高温热处理是指:以10℃/min速率加热升温至500-800℃范围内的预定温度,然后保温10min-1h。2.如权利要求1所述的ZrO2-SiO2基复合材料的低温快速制备方法,其特征在于,所述步骤a)中氧化硅溶胶和ZrO2微粉的称取比例为质量比10:1-1:1,且ZrO2微粉的粒度为100目-300目。3.如权利要求1所述的ZrO2-SiO2基复合材料的低温快速制备方法,其特征在于,所述步骤b)中所述耐高温无机纤维布或薄层织物的单层厚度为0.1-2.0mm;在用石墨模具夹紧之前,还包括对耐高温无机纤维布或薄层织物进行针刺或穿刺缝合处理的...
【专利技术属性】
技术研发人员:向阳,曹峰,彭志航,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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