[发明专利]一种超高温SiC-HfB2

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种超高温SiC‑HfB₂复合陶瓷及其制备方法和应用。所述超高温SiC‑HfB₂复合陶瓷是将SiC粉末、HfO₂粉末、Ta₂O₅粉末和无定型硼粉加入溶剂和球磨介质进行混合，干燥后得到混合粉体，将混合粉体模压制成的混合粉末坯体，在真空条件下进行热处理，先升温至900～1300℃保温Ⅰ，再升温至1500～1800℃保温Ⅱ，进行真空热处理得SiC‑HfB₂粉末，采用放电等离子烧结将SiC‑HfB₂粉末升温至1000～1400℃时充入保护气氛，然后升温至1800～2200℃煅烧制得超高温SiC‑HfB₂复合陶瓷，该SiC‑HfB₂复合陶瓷具有较好的耐高温性能。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，更具体地，涉及一种超高温SiC-HfB₂复合陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，对于SiC的性能的研究已引起了很多研究者的兴趣。碳化硅(SiC) 陶瓷具有优异的抗击穿、耐磨损、化学稳定性、抗辐照性能等优点使其在得到广泛的应用。如SiC陶瓷是五种最具装甲应用价值的陶瓷材料之一，具有良好的抗氧化性能，但是其高温性能有待提高。HfB₂作为过渡金属超高温陶瓷的一种，具有熔点高、硬度大、抗腐蚀、中子吸收截面大等优异的性质，其与SiC的复合材料必将具有更加优异的性能，是制备现代的陶瓷防护装甲板，核反应堆中中子吸收控制棒、高温轴承、防弹板、喷嘴、高温耐蚀部件以及高温和高频范围的电子设备零部件等领域的非常有前景的材料。

文献报道在SiC中引入微米或者亚微米的ZrB₂、HfB₂、WC等物质，由于其晶粒尺寸较大，烧结后的SiC复合材料的高温强度并未得到提升。在SiC中加入纳米级的增强相后，其烧结后并未出现纳米晶颗粒，而是剧烈长大变为微米级，有些团聚现象还会出现异常长大的晶粒，降低材料性能，因此引入增强相并使得其在高温下仍然保持优异性能还需要进一步研究。专利CN201611021565.3通过简单的硼热反应制备出了较细的硼化物粉末，但是其在高温下不稳定，1800℃粉末颗粒会长大，专利CN201810535363.3用同样的方法，原位固溶微量的Ta，制备出超细硼化物粉末，且其粉末性能稳定，在1800℃以上颗粒不会长大。但是上述合成的粉末粒径小、纯度高的硼化物粉末烧结后的性能还未做出评估，其与 SiC混合烧结制备的复合材料的性能还有待研究。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种超高温SiC-HfB₂复合陶瓷。该陶瓷具有高温性能稳定、力学性能及抗氧化性能优异的特点。

本发明另一目的在于提供上述超高温SiC-HfB₂复合陶瓷的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述超高温SiC-HfB₂复合陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种超高温SiC-HfB₂复合陶瓷，所述超高温SiC-HfB₂复合陶瓷是将SiC粉末、HfO₂粉末、Ta₂O₅粉末和无定型硼粉为原料粉体，加入溶剂和球磨介质进行混合，干燥后得到混合粉体，将混合粉体模压制成的混合粉末坯体，在真空条件下进行热处理，先升温至900～1300℃保温Ⅰ，再升温至1500～1800℃保温Ⅱ，进行真空热处理得SiC-HfB₂粉末，采用放电等离子烧结将SiC-HfB₂粉末升温至 1000～1400℃时充入保护气氛，然后升温至1800～2200℃煅烧制得超高温 SiC-HfB₂复合陶瓷。