一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种致密HfC(Si)‑HfB2复相陶瓷的制备方法，将氧化铪粉体、纳米碳黑以及六硼化硅粉体按摩尔比为1～10∶1～20∶1～5的比例混合，获得混合粉体，经过进行球磨混合均匀，然后进行干燥，形成均匀的混合粉体；将得到的均匀混合粉体装入石墨模具中进行放电等离子体烧结，即原位碳‑硼热还原反应‑烧结致密化一步工艺完成，制备得到致密度为94.0％～100％且晶粒均匀弥散分布的HfC(Si)‑HfB2复相陶瓷。与现有技术相比，本发明专利技术烧结制备得到物相组成和晶粒尺寸均匀分布，同时其陶瓷烧结体具有较高的致密性和断裂韧性，避免传统先制备粉体过程中难以控制成分和晶粒尺寸，后期烧结陶瓷过程中难以致密化。

Preparation of a Dense HfC(Si)-HfB2 Composite Ceramics

The invention relates to a preparation method of dense HfC(Si)HfB2 multiphase ceramics. Hafnium oxide powder, nano-carbon black and silicon hexaboride powder are mixed in the ratio of 1-10:1-20:1-5 to obtain mixed powders, which are evenly mixed by ball milling, then dried to form uniform mixed powders, and evenly mixed powders are put into graphite mould. Electroplasma sintering, i.e. in-situ carbon boron thermal reduction reaction and sintering densification, was completed in one step to prepare HfC(Si)HfB2 multiphase ceramics with a density of 94.0%-100% and uniformly dispersed grains. Compared with the existing technology, the sintered ceramics prepared by the present invention have uniform phase composition and grain size distribution, and high compactness and fracture toughness, thus avoiding the difficulty of controlling composition and grain size in the traditional process of preparing powder first and densification in the later process of sintering ceramics.

【技术实现步骤摘要】
一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法
本专利技术涉及超高温陶瓷的制备方法，尤其是涉及一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法。
技术介绍
超高温陶瓷(Ultra-hightemperatureceramics，UHTCs)材料是一种新型的高温耐烧蚀的结构材料，其具有很高的熔点(>2000℃)，高的硬度和杨氏模量，在高温条件下具有高的强度，低的热膨胀系数以及具有较好的热物理化学稳定性，高的热导率和电导率。最重要其具有较好的抗烧蚀性能而被应用于超音速飞机和固体火箭的热结构部件，例如喷管，机翼前缘以及发动机的热端部件；同时还应用于高温电极和切削刀具，因此备受广泛的关注。超高温陶瓷大多是元素周期表中第Ⅳ族和Ⅴ族过渡金属元素的碳化物(HfC，ZrC，TaC，NbC)，硼化物(HfB2，ZrB2，TaB2)以及氮化物(HfN，ZrN)，以及一些难熔金属合金和碳/碳复合材料(Ta，W，Ir和C/C复合材料)。目前，碳化物是熔点最高且更耐高温的超高温陶瓷材料，尤其是HfC材料其熔点最高可达到3980℃，热膨胀系数仅为6.73×10-6/℃，密度与其他碳化物相比较为适中(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致密HfC(Si)‑HfB2复相陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将氧化铪粉体、纳米碳黑以及六硼化硅粉体按摩尔比为1～10∶1～20∶1～5的比例混合，获得混合粉体；(2)将步骤(1)中混合粉体采用行星式球磨机进行球磨，使氧化铪粉体、纳米碳黑以及六硼化硅粉体均匀混合，然后进行干燥，形成均匀的混合粉体；(3)将得到的均匀混合粉体装入石墨模具中进行放电等离子体烧结，制备得到致密度为94.0％～100％且晶粒均匀弥散分布的HfC(Si)‑HfB2复相陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)将氧化铪粉体、纳米碳黑以及六硼化硅粉体按摩尔比为1～10∶1～20∶1～5的比例混合，获得混合粉体；(2)将步骤(1)中混合粉体采用行星式球磨机进行球磨，使氧化铪粉体、纳米碳黑以及六硼化硅粉体均匀混合，然后进行干燥，形成均匀的混合粉体；(3)将得到的均匀混合粉体装入石墨模具中进行放电等离子体烧结，制备得到致密度为94.0％～100％且晶粒均匀弥散分布的HfC(Si)-HfB2复相陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氧化铪粉体的粒径为50-500nm，所述纳米碳黑的粒径为50nm，所述六硼化硅粉体的粒径为1-5μm。3.根据权利要求1所述的一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中采用行星式球磨机对混合粉体进行球磨。4.根据权利要求1所述的一种致密HfC(Si)-HfB2复相陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2)中球磨时采用的介质为异丙醇。5.根据权利要求1所述的一种致密HfC(S...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝巍，赵晓峰，倪娜，蔡黄越，姚尧，易妹玉，郭芳威，肖平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31