[发明专利]致密化高强度碳化锆和碳化铪陶瓷材料及其低温制备方法

权利要求书

1.一种低温致密化高强度碳化锆陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：

（1）以碳化锆粉、铝粉、硅粉为原料，按照反应方程式：ZrC+yAl+zSi=(1-y)ZrCx+zSiC+y/3Zr₃Al₃C₅进行配料，混合均匀得混合粉体，其中，0<y≤0.43、0≤z≤0.51，x=(1-z-1.67y)/(1-y)；

（2）将所得混合粉体放在真空或惰性气氛中进行热压反应烧结，所述热压烧结的烧结温度为1500～1900℃，压力为20～100MPa。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，0.01≤y≤0.43。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，z=0。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化锆粉的纯度为>98%，粒径为0.5～5μm。

5.一种低温致密化高强度碳化铪陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括：

（1）以碳化铪粉、铝粉、硅粉为原料，按照反应方程式：HfC+yAl+zSi=(1-y)HfC_x+zSiC+y/3Hf₃Al₃C₅进行配料，混合均匀得混合粉体，其中，0<y≤0.43、0≤z≤0.51，x=(1-z-1.67y)/(1-y)；

（2）将所得混合粉体放在真空或惰性气氛中进行热压反应烧结，所述热压烧结的烧结温度为1500～1900℃，压力为20～100MPa。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，0.01≤y≤0.43。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，z=0。

8.根据权利要求5至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化铪粉的纯度为>98%，粒径为0.5～5μm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铝粉和/或硅粉的纯度为>98%，粒径为0.5～5μm。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，以丙酮或乙醇为溶剂，以50～200转/分钟的速度，用辊式混料机进行混合所述原料8～24小时制成浆料，所得浆料通过旋转蒸发烘干后得到所述混合粉体。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，以10～100℃/min升温至所述烧结温度，保温0.1～2小时。

12.一种权利要求1所述制备方法制备的致密化高强度碳化锆陶瓷材料，其特征在于，碳化锆基体为非化学计量的碳化锆ZrCx，其中碳缺陷x的浓度为0.51-0.99；按重量计，所述碳化锆陶瓷材料含有0～30wt%的Zr₃Al₃C₅和0～10wt%SiC。

13.一种权利要求5所述制备方法制备的致密化高强度碳化铪陶瓷材料，其特征在于，碳化铪基体为非化学计量的碳化铪HfCx，其中碳缺陷x的浓度为0.51-0.99；按重量计，所述碳化锆陶瓷材料含有0～30wt%的Hf₃Al₃C₅和0～10wt%SiC。

14.根据权利要求12或13所述的陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料相对密度大于97％，四点抗弯强度在600～800MPa，断裂韧性在3.5～6.5MPa·m^1/2，硬度在16～24GPa。