[发明专利]一种Nb4AlC3陶瓷粉体的制备方法无效

专利信息
申请号: 200910073098.2 申请日: 2009-10-27
公开(公告)号: CN101747057A 公开(公告)日: 2010-06-23
发明(设计)人: 赫晓东;柏跃磊;朱春城 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: C04B35/626 分类号: C04B35/626;C04B35/56
代理公司: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 韩末洙
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 nb sub alc 陶瓷 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种三元层状化合物单相陶瓷粉体的制备方法。

背景技术

Mn+1AXn(M为过渡族金属,A为主族元素,X为C或N,n=1-3)具有 层状的六方结构。自M.W.Barsoum等(美国陶瓷协会,J.Am.Ceram.Soc.79 (1996)1953)通过反应热压技术首次合成块体Ti3SiC2以来,Mn+1AXn以其独 特的特性吸引着世界上越来越多的科研工作者。具体来说,它既具有陶瓷的 诸多优点,比如高模量,高强度等。也具有金属的某些性能,比如低硬度, 可加工,良好的导电导热性能,有较高的损伤容限和良好的抗热震性能。很 有希望用于航空、航天、电子工业和核工业等场合的新型结构/功能一体化材 料。

Nb4AlC3是一种最近新发现的三元层状化合物Mn+1AXn陶瓷,其优良的 高温性能日益受到人们的重视。虽然Nb4AlC3具有许多优良的综合性能及广 阔的潜在应用前景,但是Nb4AlC3的制备极其困难,使得它的相关基础研究 和应用受到限制。目前,三元层状化合物Nb4AlC3块体主要是通过热压工艺 制备而成。周延春等(美国陶瓷学会期刊,J.Am.Ceram.Soc.91(2008)2258) 使用热压工艺以Nb、Al和C粉末为原料,在1700℃、30MPa热压1小时 成功制备出Nb4AlC3单相块体陶瓷,此制备工艺的缺点在于制备温度高 (1700℃)、反应时间长(1小时),生产效率低;在制备过程中需要长时间 连续加热,消耗了大量的电能;工艺复杂,为防止氧化需要真空环境或氩气 保护;同时经过长时间的加热,材料的组织粗化,导致其力学性能较差。传 统的陶瓷粉体是由固态反应合成后经后续粉碎研磨而成,成本较高,工艺流 程复杂,极大的限制了陶瓷粉体材料的推广和应用,很难形成工业化和产业 化。目前,还未见Nb4AlC3陶瓷粉体的制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种Nb4AlC3陶瓷粉体的制备方法,以解决现有 传统陶瓷粉体的制备方法反应时间长、能耗大、工艺复杂、成本高昂、生产时 间长、生产效率低的问题。

本发明一种Nb4AlC3陶瓷粉体的制备方法是通过以下步骤实现的:a、分别 称取铌粉、铝粉和碳粉,然后将其放入树脂球磨罐中球磨5~30小时,或者加入 无水乙醇球磨湿混5~30小时后自然晾干获得混合粉末,其中,铌粉和铝粉的摩 尔比为4∶0.7~1.3,铌粉和碳粉的摩尔比为4∶2.6~3.2;b、将混合粉末装入石墨 舟中,再将石墨舟放入密闭压力容器,然后通入惰性气体,保持密闭压力容器 中的压力为0.01~2MPa,点火使混合粉末发生自蔓延反应得到疏松状Nb4AlC3陶瓷,冷却后将其粉碎、过筛、干燥得到Nb4AlC3陶瓷粉体。

本发明步骤一中加入无水乙醇作为分散剂使物料混合均匀,使无水乙醇的 液面没过物料1~5mm。

本发明Nb4AlC3陶瓷粉体的制备方法利用燃烧合成工艺,以低成本的铌粉、 铝粉和碳粉为原料制备出低成本、高纯度的单相Nb4AlC3陶瓷粉体;而且制备 工艺成本低,无需长时间高温加热,可以节约大量能源,能耗降低;反应速率 快,合成时间短,生产效率高,燃烧合成反应仅在几分钟内即可完成,较短的 保温时间抑制了晶粒的长大,使其合成的Nb4AlC3具有细小的晶粒;工艺设备 简单,占地面积小,维护保养方便。

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