[发明专利]一种富含Si3

说明书

本发明涉及一种富含Si₃N₄纳米线的SiHfBCN陶瓷及制备方法，采用先驱体共混法将聚硼硅氮烷(PBSZ)和聚铪氧烷(PHO)按照一定体积比例混合，加入一定含量的镍系催化剂的饱和乙醇溶液，然后经固化、裂解和高温热处理得到富含Si₃N₄纳米线的SiHfBCN陶瓷。Si₃N₄纳米线的直径小于50nm，长度在10μm‑200μm之间。Si₃N₄晶体的析出使SiHfBCN陶瓷对电磁波的响应从吸收或反射变为偏透过。铪元素的存在使Si₃N₄纳米线在1600℃依旧稳定存在，同时由于非晶相富含铪元素，因而此方法制备的SiHfBCN陶瓷也具有优异的抗烧蚀性能。本发明能够适用于复合材料，可用作涂层或基体，充当电磁波阻抗匹配层，同时可有效提高其在超高温环境下的抗烧蚀能力。

技术领域

本发明属于超高温陶瓷基复合材料技术，涉及一种富含Si₃N₄纳米线的SiHfBCN陶瓷及制备方法，是一种采用先驱体共混法工艺催化裂解制备Si₃N₄纳米线陶瓷的方法，是一种制备透波烧蚀一体化陶瓷的方法。

背景技术

目前关于SiHfBCN陶瓷的制备方法主要分为三种，文献“敖冬飞等。HfB₂/SiBCN复相陶瓷抗热震与耐烧蚀性能的研究[D]”采用了机械合金化法制备了SiHfBCN非晶陶瓷。文献“Yuan J,Hapis S,Breitzke H,et al.Single-Source-Precursor Synthesis ofHafnium-Containing Ultrahigh-Temperature Ceramic Nanocomposites(UHTC-NCs)[J].Inorganic Chemistry,2015,45(49):10443-10455”采用了单源前驱体合成法制备了含β-SiC、HfC、HfN和HfB₂四种晶相的SiHfBCN陶瓷。专利“冯志海等。一种低氧液态SiHfBCN陶瓷前驱体、制备方法及SiHfBCN陶瓷[P]”采用先驱体共混的工艺将聚硼硅氮烷(PBSZ)和聚铪氧烷(PHO)共混，经固化、裂解和高温热处理得到含β-SiC、HfC、HfN和HfB₂四种晶相的SiHfBCN陶瓷。

这三种方法制备的SiHfBCN陶瓷分为非晶陶瓷和非晶/晶体共存陶瓷，其中非晶/晶体共存陶瓷的晶相为β-SiC、HfC、HfN和HfB₂，析晶温度为1700℃，析晶温度较高，限制了其应用；同时β-SiC、HfC、HfN和HfB₂的复介电常数较高，导致制备的SiHfBCN陶瓷对于电磁波的响应为吸收或屏蔽，限制了其对电磁透过型材料的改性。

传统制备的SiHfBCN陶瓷的析晶温度为1700℃，析出的晶体为β-SiC、HfC、HfN和HfB₂，且其复介电常数较高。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种富含Si₃N₄纳米线的SiHfBCN陶瓷及制备方法，通过加入镍系催化剂，使SiHfBCN陶瓷的析晶温度从1700℃降低至1500℃，同时使析出的晶体变为Si₃N₄，显著降低了其复介电常数。

技术方案