專利名稱：一種制備ZrB<sub>2</sub>—Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>復(fù)合粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬陶瓷、耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具^及一種制備ZrB2—Al203復(fù)合粉 體的方法。
背景技術(shù)：
ZrB2是六方晶系C32型的準(zhǔn)金屬結(jié)構(gòu)化合物，硼原子面和鋯原子面之間的 Zr—B離預(yù)以及B—B共^^的強(qiáng)鍵性決定了 ZrB2陶瓷具有高熔點、高硬度、 高穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和良好的抗腐蝕性樂寺點，是一種性能優(yōu)異的 高溫陶瓷材料。ZrB2陶瓷已廣泛應(yīng)用在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、復(fù)合材料、耐火材 料、電極材料以及核控制材料等領(lǐng)域中。但由于ZrB2陶瓷熔點高、不易燒結(jié)， 并且本身的韌性相對不高，限制了它的應(yīng)用。為此，國內(nèi)外材料工作者采用各種 先進(jìn)的燒結(jié)工2)(t添加其它組分的ZrB2復(fù)合材料進(jìn)行了大量的研究工作，以改 善材料的綜合性能。A1A是研究較多的添加組分。
經(jīng)M"現(xiàn)有ZrB2—Al203復(fù)合粉體合成技術(shù)的大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，楊振國等(發(fā) 明專利申請?zhí)?00410052641.8)和陳海龔等(發(fā)明專利申請?zhí)?200610117280.x) 均采用金屬A1粉、ZtO2粉和B203粉為原料合成ZrB廣Al203粉體。楊振國等采 用自蔓延法，該方法不粒處在于自蔓延合成設(shè)備復(fù)雜，需要特殊氣氛，生產(chǎn) 成本高。陳海龔等采用高能球磨法，其不^t處在于需要高能球磨設(shè)備和特賠 氛。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對戰(zhàn)問題，提出一種制備ZrB2—Al203復(fù)^m體的方法， 使該方法不需要特殊設(shè)備和氣氛，生產(chǎn)成本低，倉巨制^ 級粉體，適合規(guī)?；a(chǎn)。
本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是一種制備ZrB2—Al203復(fù)^m 體的方法，禾傭熱鋁反應(yīng)引燃合成ZrB2—Al203復(fù)合粉體的反應(yīng)；其制備工藝步 驟為(1) 以Fe203粉和金屬Al粉為原料，按l: 2 2、 .2的摩爾比在球磨罐中 球磨干混均勻，^f斗體積比為2: 1，球磨3 5小時，配成鋁熱劑；
(2) 以金屬A1粉、Zr02粉和B203粉為合成ZrB2—Al203復(fù)織體的原料，
按10: 3: 3 4的摩爾比在球磨罐中球磨干混均勻，球料體積比為3: 1，球磨3 5小時后壓制成坯體；
(3) 將步驟(2)的還體用碳?xì)职鼑煤笾糜谔沾扇萜鞯闹胁?，用步驟(l) 配置好的鋁熱劑將其埋實；
(4) 用鎂條點燃，引燃合成ZrB廣Al203復(fù)合粉體的反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后， 將反應(yīng)物破碎、過篩，得到高純度的ZrB2—Al203復(fù)合粉體。
戶誠配置鋁熱齊傭原料Fe2O3粉的純度^90X，粒度《100nm;金屬Al粉 純度》90%,粒度《100jjm。
所述合成ZrB2—A1203復(fù)合粉體用原料金屬Al粉的純度》99%，粒度《 50拜，Zi02粉純度^99X，粒度《50nm， 8203粉純度>99%，粒度《50jom。
所述金屬Al粉、Zr02粉和B203粉混合料的坯體成型壓力為15 50MPa。
本發(fā)明實質(zhì)性特點是-
(1) 本發(fā)明制備工藝簡單，設(shè)皿入小，在反應(yīng)過程中不需要特殊氣氛保護(hù)。
(2) 本發(fā)明制備方法所需原料比較容易獲得，價格便宜，合成成本低。
(3) 本發(fā)明制備方法是利用鋁熱反應(yīng)放出的熱量引燃Al、 ZK)2和B203 粉體的合成反應(yīng)，合成粉體粒度小，易于燒結(jié)，可廣泛應(yīng)用在陶瓷、耐火材糊亍 業(yè)。
(4) 本發(fā)明制備方法具有生產(chǎn)周期短，會號低，無污染的特點，符合國家 節(jié)能較耗的政策。
具體實施方式
實施例1
將Fe203粉(純度90%,粒度100nm)和金屬Al粉(純度90%，粒度100Mm) 按摩爾比l: 2稱離方從球磨罐中球磨干混均勻，^|#^只比為2: 1，球磨3 小時。將金屬A1粉(純度99%，粒度50(om)、 Zr02粉(純度99%，粒度45jim)、 和8203粉(純度99%，粒度45^m)按摩爾比10: 3: 3稱重后放入球磨罐中球 磨干混均勻，3^斗體積比為3: 1，球磨3小時，取500克料在15MPa的壓力下
壓制成坯體。
將坯體用碳?xì)职鼑蠓絠(A陶瓷容器中部，用鋁熱劑將其埋實，用鎂條點燃。 反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物破碎、過篩，即可得到純度為96%，粒度為6 9,的 ZrB2—Al203復(fù)合粉體。
實施例2
將Fe2(33粉(純度90%，粒度lOO^m)和金屬Al粉(純度92%,粒度74pm) 按摩爾比l: 2稱離方^A球磨罐中球磨干混均勻，^^|#^只比為2: 1，球磨4小時。
將金屬A1粉(純度99.3%，粒度38mhi)、 ZiC2 (純度99%，粒度38miti)、 和B2Cb粉(純度99%,粒度45pm)按摩爾比10: 3: 3.5稱重后方j(luò)(A球磨罐中 球磨干混均勻，球料體積比為3: 1,球磨4小時，取500克料在25MPa的壓力
下壓制成坯體。
將壓制好的坯體用 包圍后放入陶瓷容器中部，用鋁熱劑將其埋實，用鎂 條點燃。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物破碎、過篩，即可得到純度為97%，粒度為5
實施例3
將Fe203粉(純度92X，粒度80nm)和金屬Al粉(純度94X，粒度74拜) 按摩爾比l: 2.1稱Sjg方JCA^磨罐中球0^混均勻，球料體積比為2: 1，球磨 5小時。
將金屬Al粉(純度99.5%,粒度25拜)、ZtC2粉(純度993%，粒度20Mm)、 和B203粉(純度99%，粒度38iom)按摩爾比10: 3: 4稱，方M^磨罐中球 磨干混均勻，^W^f只比為3: 1，球磨5小時，取500克料在25MPa的壓力下 壓制成坯體。
將壓制好的坯體用碳?xì)职鼑蠓湃胩沾扇萜髦胁?，用鋁熱劑將其埋實，用鎂
5條點燃。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物破碎、過篩，即可得到純度為98%，粒度為5 7(jm。
實施例4
將Fe203粉(純度92%，粒度80pm)和金屬Al粉(純度94%,粒度74拜) 按摩爾比l: 2.2稱重后方j(luò)(A球磨罐中球磨干混均勻，^^斗體積比為2: 1，球磨 3小時。
將金屬A1粉(純度99.5、粒度25Mm)、Zi02粉(純度99.4X，粒度20pm)、 和8203粉(純度99%，粒度25拜)按摩爾比10: 3: 3.5稱重后方j(luò)[A球磨罐中 球磨干混均勻，^^斗體積比為3: 1，球磨5小時，取500克料在45MPa的壓力
下壓制成坯體。
將壓制好的坯體用鵬包圍后方1A陶瓷容器中部，用鋁熱齊鵬其埋實，用鎂 條點燃。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物破碎、過篩，即可得到純度為98%，粒度為2
實施例5
將Fe203粉(純度92X，粒度80pm)和金屬Al粉(純度94X，粒度74,) 按摩爾比l: 2.2稱，方j(luò)(A球磨罐中球^T混均勻，球料體積比為2: 1，球磨 3小時。
將金屬Al粉(純度99.5%,粒度20(jm)、 Zr02粉(純度99.4%，粒度20jom)、 和B203粉(純度99%，粒度20pm)按摩爾比10: 3: 3.5稱重后方j(luò)(A球磨罐中 球磨干混均勻，i^斗體積比為3: 1，球磨5小時，取500克料在45MPa的壓力
下壓制成坯體。
將壓制好的坯體用碳超包圍后方i(A陶瓷容器中部，用鋁熱齊鵬其埋實，用鎂 條點燃。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物破碎、過篩，即可得到純度為98%，粒度為1
權(quán)利要求
1、一種制備ZrB2—Al2O3復(fù)合粉體的方法，其特征在于利用熱鋁反應(yīng)引燃合成ZrB2—Al2O3復(fù)合粉體的反應(yīng)；其制備工藝步驟為(1)Fe2O3粉和金屬Al粉為原料，按1∶2～2.2的摩爾比在球磨罐中球磨干混均勻，球料體積比為2∶1，球磨3～5小時，配成鋁熱劑；(2)金屬Al粉、ZrO2粉和B2O3粉為合成ZrB2—Al2O3復(fù)合粉體的原料，按10∶3∶3～4的摩爾比在球磨罐中球磨干混均勻，球料體積比為3∶1，球磨3～5小時后壓制成坯體；(3)將步驟(2)的坯體用碳?xì)职鼑煤笾糜谔沾扇萜鞯闹胁?，用步驟(1)配置好的鋁熱劑將其埋實；(4)用鎂條點燃鋁熱反應(yīng)，引燃合成ZrB2—Al2O3復(fù)合粉體的反應(yīng)；
2、 根據(jù)權(quán)利要求l戶脫的一種制備ZrB廣Al203復(fù)合粉體的方法，其特征 是在于所述配置鋁熱劑用原料Fe2O3粉的純度^90X，粒度《100mhi;金屬 A1粉純度》90X，粒度《100mhi。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l戶脫的一種制備ZrB廣Al203復(fù)^^體的方法，其特征 是在于戶脫合成ZrB2—Al203復(fù)合粉體用原料金屬A1粉的純度^99X，粒度 《50pm，加2粉純度>99%，粒度《50pm， 8203粉純度》99%，粒度《50pm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備ZrB2""Al203復(fù)合粉體的方法，其特征 是在于金屬A1粉、ZrO2粉和B2O3粉混合料的坯體成型壓力為15 50MPa。
全文摘要
本發(fā)明屬于陶瓷、耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備ZrB<sub>2</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>復(fù)合粉體的方法；其以Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉和金屬Al粉作為鋁熱劑原料，金屬Al粉、ZrO<sub>2</sub>粉和B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉作為合成ZrB<sub>2</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>復(fù)合粉體的原料，利用鋁熱反應(yīng)放出的熱量引燃合成ZrB<sub>2</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>復(fù)合粉體的反應(yīng)。本發(fā)明方法制備工藝簡單，不需要特殊設(shè)備和氣氛、所需原料價格低廉，能耗和用時小，對環(huán)境友好，所合成的粉體純度高，粒度細(xì)小，制造成本低。
文檔編號C04B35/66GK101423413SQ20081023109
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月27日
發(fā)明者軍 周, 周繼偉, 李代兵, 剛 王, 王來穩(wěn), 王龍慶 申請人:中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司