ZrC泡沫陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ZrC泡沫陶瓷及其制備方法。該ZrC泡沫陶瓷具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其泡沫骨架包括C相和ZrC相，ZrC相致密、連續(xù)地覆著于C相之上。制備方法是以C泡沫素坯為基材，以含Zr金屬為滲劑，采用低溫浸滲-高溫反應(yīng)兩步法熔滲工藝進(jìn)行處理，得到ZrC泡沫陶瓷半成品，然后將半成品進(jìn)行后處理，得到ZrC泡沫陶瓷。本發(fā)明的ZrC泡沫陶瓷具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗高溫氧化性能，制備方法工藝簡單，操作方便，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求低，成本小。
【專利說明】ZrC泡沬陶瓷及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種ZrC泡沫陶瓷及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]泡沫陶瓷材料是具有三維空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的高氣孔率的多孔陶瓷體，具有高熔點(diǎn)、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)異的陶瓷本征性能，且由于大量孔隙的引入，還具有低熱導(dǎo)率、可控滲透性、高比表面積、低密度、高比強(qiáng)度、低介電常數(shù)等性能，可廣泛應(yīng)用于熔融金屬過濾、催化劑載體、隔熱材料、節(jié)能材料、吸聲材料及生物材料等各領(lǐng)域。目前，常見的泡沫陶瓷有A1203、ZrO2, SiC、Si3N4泡沫，以及石墨化炭泡沫等。氧化物陶瓷由于高溫下易蠕變，其泡沫長期使用溫度低于1600°C ;非氧化物陶瓷的熔點(diǎn)較高，SiC熔點(diǎn)可達(dá)2800°C，石墨化炭可耐3000°C高溫而不升華，但S1、C元素高溫氧化特性限制了其在氧化環(huán)境中的應(yīng)用。因此，亟需開發(fā)抗高溫氧化的耐超高溫泡沫陶瓷，以拓展其在航空航天、化工、能源等領(lǐng)域高溫、氧化、化學(xué)腐蝕的苛刻環(huán)境下的應(yīng)用。
[0003]超高溫陶瓷材料(UHTC)，尤其是難熔金屬Zr、Hf、Ta的碳化物和硼化物(如ZrC、HfC、ZrB2、HfB2)，具有3000°C以上高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率、高彈性模量和高硬度，在高溫下可保持高強(qiáng)度，是未來超高溫領(lǐng)域最有前途的材料之一。在眾多UHTCs中，碳化鋯(ZrC)的熔點(diǎn)為35400C，其氧化產(chǎn)物氧化鋯(ZrO2)的熔點(diǎn)高達(dá)2700°C。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到1800°C以上時(shí)，ZrC氧化得到一種致密的、與ZrC基體牢固粘附的ZrO2保護(hù)膜，從而抑制材料被進(jìn)一步氧化。但是，關(guān)于ZrC陶瓷的研究主要集中于致密、實(shí)體材料的開發(fā)。
[0004]目前，國內(nèi)外關(guān)于泡沫陶瓷的制備工藝常集中在有機(jī)泡沫浸潰工藝、發(fā)泡工藝、添加造孔劑工藝等，有文獻(xiàn)報(bào)道以直接發(fā)泡法制備了 ZrC泡沫陶瓷，但該工藝制備的ZrC泡沫陶瓷壓縮強(qiáng)度不足0.5MPa。可見，因?yàn)閆rC陶瓷共價(jià)鍵強(qiáng)，擴(kuò)散系數(shù)較低，陶瓷漿料難以燒結(jié)，所得泡沫陶瓷骨架難以達(dá)到均勻、致密的效果，且機(jī)械強(qiáng)度不高。此外，
【發(fā)明者】李偉, 蔣進(jìn)明, 王松, 顏雙九, 陳朝輝 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)