一种实现过渡金属氮化物陶瓷低温烧结的方法技术

本发明专利技术涉及一种实现过渡金属氮化物陶瓷低温烧结的方法，所述方法是以过渡金属氮化物MeN为原料、过渡金属Me’为烧结助剂通过热压烧结或放电等离子烧结进行烧结，其中所述热压烧结或放电等离子烧结是先在第一温度下保温使过渡金属氮化物与过渡金属直接反应形成固溶体，再施加一定压力并升温至第二温度进行烧结。在本发明专利技术的烧结过程中，通过在一定温度下的固溶作用，Me’进入MeN的晶格中，形成氮空位浓度可控的非化学计量比(Me,Me’)N1-x相，氮空位浓度的增加促进了烧结过程中的传质过程，从而实现了过渡金属氮化物陶瓷的低温烧结致密化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种基于固溶作用提高氮空位浓度促进烧结从而在较低温度下制备过渡金属氮化物陶瓷材料的方法，属于非氧化物复相陶瓷材料制备

技术介绍
在第四代核能裂变系统中，研究者们提出使用锕系氮化物(简称AnN，其中，An为Am、Cm等放射性元素)作为核燃料。第四代核能裂变系统对反应堆堆芯放置或包裹核燃料所使用的惰性基体材料(简称頂F材料)提出了苛刻的使用要求。MF材料通常需要具有高熔点或分解温度、高热导率、高断裂韧性、高抗辐照性、高抗高温化学腐蚀性、低辐照膨胀率和中子吸收截面小等特性。在不考虑材料断裂韧性的条件下，只有过渡金属碳化物(简称MeC,如TiC、ZrC, HfC等)或者过渡金属氮化物(简称MeN，如TiN、ZrN, HfN等)能满足第四代核能裂变系统MF材料体系的选择要求。MeC和MeN陶瓷通常具有良好的中子性能、热物理性能、高温化学稳定性；此外，它还具有与其他很多锕系元素单一氮化物相同的晶体构型(NaCl型)，能作为AnN核燃料的包裹材料并与之形成固溶体，这就能够极大程度上地减少与AnN由于热膨胀系数不匹配而在使用过程中引发意外事故的可能性。在使用的核燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现过渡金属氮化物陶瓷低温烧结的方法，其特征在于，以过渡金属氮化物MeN为原料、过渡金属Me’为烧结助剂通过热压烧结或放电等离子烧结进行烧结，其中所述热压烧结或放电等离子烧结是先在第一温度下保温使过渡金属氮化物与过渡金属直接反应形成固溶体，再施加一定压力并升温至第二温度进行烧结。

【技术特征摘要】
1.一种实现过渡金属氮化物陶瓷低温烧结的方法，其特征在于，以过渡金属氮化物MeN为原料、过渡金属Me’为烧结助剂通过热压烧结或放电等离子烧结进行烧结，其中所述热压烧结或放电等离子烧结是先在第一温度下保温使过渡金属氮化物与过渡金属直接反应形成固溶体，再施加一定压力并升温至第二温度进行烧结。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Me为T1、Zr或Hf;Me’为Ti，Zr或Hf。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述过渡金属氮化物为纯度大于98%、粒径为I 20 μ m的粉体；所述过渡金属为纯度大于98%、粒径为I 100 μ m的粉体。4.根据权利要求1 3中任一项所述的方法，其特征在于，所述过渡金属氮化物与所述过渡金属的摩尔比为1: (0.01 0.3)。5.根据权利要求1 4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述热压烧结中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国军，汤云，刘海涛，薛佳祥，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：