具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷及其制备方法，所述具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷形成为纳米孔均匀分布于过渡金属碳化物陶瓷基体中的结构，相对密度为80%～99%，孔隙率为20%～1%；所述纳米孔为开气孔，孔径为10nm～1000nm。本发明专利技术首次通过过渡金属氮化物和碳源反应无压烧结的方法制备了具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷。本发明专利技术利用原材料粉体发生原位合成反应，并释放出气体，从而实现了开气孔的通道的保留，导致最终合成并烧结的过渡金属碳化物基体中存在纳米孔结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体涉及通过过渡金属氮化物和碳源反应，无压烧结制备，获得孔隙率和孔径均可调节且纳米孔均匀分布于陶瓷基体中的过渡金属碳化物陶瓷，属于多孔陶瓷材料制备领域。
技术介绍
过渡金属碳化物(碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钥、碳化钨)以其极高的熔点、超高的硬度、优异的抗腐蚀能力、良好的热导率和电导率成为超高温陶瓷、硬质合金、电极材料以及强腐蚀环境中的重要候选材料，在工业领域有巨大的应用市场。此外，碳化钛、碳化锆等材料由于具有较低的中子吸收截面，被认为是第四代核能系统(Gen-1V)中快堆和加速器驱动次临界清洁能源系统(ADS)中惰性基体燃料的最佳候选材料之一。作为Gen-1V系统关键材料，必须具备承受极端苛刻的中子辐照侵蚀(高达200dpa)的能力。尽管TiC、ZrC等碳化物陶瓷材料比绝大多数材料的抗辐照性能优异，但依然不能避免中子损伤，尤其是辐照过程中产生大量的裂变气体He和H2，这些气体将聚集于材料晶界处形成氦泡等，最终导致材料的肿胀和脆变破坏。美国爱德华国家实验室的Gan等人采用Kr离子源在800°C下辐照平均晶粒尺寸为24 μ m的Zr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷，其特征在于，所述具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷形成为纳米孔均匀分布于过渡金属碳化物陶瓷基体中的结构，相对密度为80%～99%，孔隙率为20%～1%；所述纳米孔为开气孔，孔径为10nm～1000nm。

【技术特征摘要】
1.一种具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷，其特征在于，所述具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷形成为纳米孔均匀分布于过渡金属碳化物陶瓷基体中的结构，相对密度为80% 99%，孔隙率为20% 1% ;所述纳米孔为开气孔，孔径为IOnm lOOOnm。2.根据权利要求1所述的具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷，其特征在于，所述过渡金属碳化物包括碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钥、和碳化鹤。3.—种权利要求1或2所述的具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷的制备方法，其特征在于，包括:以过渡金属氮化物粉体和碳源粉体为原料，将制得的陶瓷坯体采用两步无压烧结处理制得所述具有纳米孔结构的过渡金属碳化物陶瓷。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属氮化物粉体为氮化钛、氮化锆、氮化铪、氮化钒、氮化铌、氮化钽、氮化铬、氮化钥和氮化钨中的任意一种；所述碳源为碳黑或石墨。5.根据权利要求3或4...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛佳祥，张国军，刘海涛，徐常明，
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：