【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硼化铪粉体制备，尤其涉及一种高纯棒状硼化铪粉体以及采用双前驱体辅助机械合成法的制备方法。
技术介绍
1、随着宇航、航空、原子能等技术的发展，在超高温环境下服役的材料性能需要不断提高才能适应苛刻的使用条件。
2、硼化铪超高温陶瓷具有高熔点、高硬度、高导热率以及良好的抗热震性和化学稳定性，因此在火箭发动机、超音速飞行器、耐火材料、核控制材料等领域得到广泛的开发和利用。硼化铪粉体的合成是制备硼化铪超高温陶瓷器件的基础，粉体质量直接影响器件的使用性能。目前，工业上所制备的硼化铪粉体形貌均为球状颗粒，但仅使用球状颗粒烧结的硼化铪陶瓷脆性较高，无法按满足实际的使用需要。如果能制备出断裂韧性高的硼化铪，将具有重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术的目的之一是提供了一种双前驱体辅助机械合成制备高纯棒状硼化铪粉体的方法，不仅可以制得高纯度、断裂韧性高的棒状硼化铪粉体，而且工艺过程简单、生产效率高、能耗低，适合工业化生产。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，采用双前驱体辅助机械合成法，具体包括以下步骤：
3、步骤a、在水浴条件下，将四硼酸钠、山梨醇与去离子水混合，然后搅拌均匀，得到混合液1；将混合液1在60-80℃进行24-48h溶剂热处理，得到凝胶；将凝胶烘干、破碎，得到硼-碳前驱体粉末；
4、步骤b、在水浴条件下，将乙酰丙酮、氯化铪与无水乙醇混合，然后搅
5、步骤c、将硼-碳前驱体粉末和铪前驱体粉末充分混合均匀，其中步骤a中所用的山梨醇与步骤b中所用的氯化铪的摩尔比为(2-3):1，得到混合粉末；将混合粉末置于管式炉内，并向管式炉内通入保护气，在1400-1700℃下煅烧60-180min，制得棒状硼化铪粉。
6、作为高纯棒状硼化铪粉体的制备方法进一步的改进：
7、优选的，混合液1中四硼酸钠的浓度为0.38-0.5mo/l，混合液1中山梨醇的浓度为0.16-0.25mo/l。
8、优选的，混合液2中乙酰丙酮的浓度为1.6-3.4mo/l，混合液2中氯化铪的浓度为0.4-0.29mo/l。
9、优选的，在步骤a中水浴条件的温度为60-90℃；步骤b中水浴条件的温度为60-75℃。
10、优选的，在步骤a中，制备混合液1的搅拌速度为100-600rpm，搅拌时间为20-120min。
11、优选的，在步骤b中，制备混合液2的搅拌速度为200-450rpm，搅拌时间为120-300min。
12、优选的，步骤a和步骤b中破碎的方式为球磨，球磨转速为50-500rpm，球磨时间为30-120min。
13、优选的，步骤c中所述保护气的气流速度为0.005-50l/min，煅烧温度为1500-1600℃，煅烧时间为120-180min。
14、本专利技术的目的之二是提供一种上述任意一项所述的制备方法制得的高纯棒状硼化铪粉体。
15、本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
16、1)本专利技术采用前驱体辅助下的机械合成-碳热还原方法制备了具有较高长径比的棒状硼化铪粉体，以乙酰丙酮、山梨醇、氯化铪、四硼酸钠为原料，通过乙酰丙酮对氯化铪的螯合进行了铪源的改性，在乙醇体系下形成铪凝胶，将山梨醇、四硼酸钠在去离子水体系下形成硼-碳凝胶，将两种凝胶分别凝胶化后研磨成粉末并均匀混合，然后通过煅烧排出其中的有机杂质，再放入高温管式炉中煅烧，从而即可制得具有较高长径比的棒状硼化铪粉体。该制备方法仅需实验室常用的普通设备，不需专用设备，工艺过程简单易控制，生产周期短。可以大批量生产，十分适合相关陶瓷材料的宏量、规模化生产制备。
17、2)相较于普通的机械混合法，铪源与硼-碳源的两种前驱体的分子级混合及钠盐熔盐的引入都提升了反应的均匀性，弥补了机械法合成粉体的不足。且保证了煅烧温度在钠盐熔点之上，较长的保温时间去除了前驱体中的杂质钠，所以本方法制得的硼化铪陶瓷粉体具有较高的纯度，可以直接使用，在xrd图谱中不显示任何杂质峰，无需再进行除杂处理。具有均匀、良好的微观形貌。
18、3)现有技术的硼化物陶瓷粉体往往为颗粒状或片状，应用时往往需要增韧，以改善其力学性能。本专利技术的硼化铪粉体将能够在保持原有热防护性能基础上，进一步优化提升其力学性能，包括压缩性能、剪切性能、弯曲性能、扭转特性、屈曲特性以及冲击性能等。因此，以该种具有微纳级拓扑结构的硼化铪粉体烧结得到的硼化铪超高温陶瓷及其复合材料，必将在保持原有良好热防护性能基础上，更凸显出色的抗冲击、抗弯曲等力学性能；以适用于在复杂环境中应用的空天飞行器。
19、4)现有技术制备的棒状硼化铪粉末使用铪源为正丙醇铪，价格昂贵，是氯化铪的2-3倍。本专利技术所提供的双前驱体辅助机械合成法制备高纯棒状硼化铪粉体的方法以四硼酸钠、山梨醇、去离子水、乙酰丙酮、无水乙醇和氯化铪为原料制成溶胶，并将硼-碳源及铪源两种干凝胶粉前驱体充分混合，然后以1400-1700℃煅烧60-180min，从而可以制得纯度高、烧结性能良好的棒状硼化铪粉体，而且工艺过程简单、生产效率高、能耗低，适合工业化生产。
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1.一种高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，采用双前驱体辅助机械合成法，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，混合液1中四硼酸钠的浓度为0.38-0.5mo/L，混合液1中山梨醇的浓度为0.16-0.25mo/L。
3.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，混合液2中乙酰丙酮的浓度为1.6-3.4mo/L，混合液2中氯化铪的浓度为0.4-0.29mo/L。
4.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，在步骤A中水浴条件的温度为60-90℃；步骤B中水浴条件的温度为60-75℃。
5.根据权利要求1或2所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，在步骤A中，制备混合液1的搅拌速度为100-600rpm，搅拌时间为20-120min。
6.根据权利要求1或3所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，在步骤B中，制备混合液2的搅拌速度为200-450rpm，搅拌时间为120-300min。
7.根据权利要求
8.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，步骤C中所述保护气的气流速度为0.005-50L/min，煅烧温度为1500-1600℃，煅烧时间为120-180min。
9.根据权利要求1或8所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，步骤C中所述保护气为氩气、氮气、氦气中的一种。
10.一种权利要求1-9任意一项的制备方法制得的高纯棒状硼化铪粉体。
...【技术特征摘要】
1.一种高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，采用双前驱体辅助机械合成法，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，混合液1中四硼酸钠的浓度为0.38-0.5mo/l，混合液1中山梨醇的浓度为0.16-0.25mo/l。
3.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，混合液2中乙酰丙酮的浓度为1.6-3.4mo/l，混合液2中氯化铪的浓度为0.4-0.29mo/l。
4.根据权利要求1所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，在步骤a中水浴条件的温度为60-90℃；步骤b中水浴条件的温度为60-75℃。
5.根据权利要求1或2所述的高纯棒状硼化铪粉体的制备方法，其特征在于，在步骤a中，制备混合液1的搅拌速度为100-600rpm，搅拌时间为20-12...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡小晔，张瀚文，黄竹林，李明，李昕扬，王振，李可为，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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