[发明专利]一种常压低温固化的镧铝系磷酸盐复合材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种镧铝系磷酸盐复合材料，包括磷酸镧和与所述磷酸镧复合的磷酸铝。该复合材料，具有特定的物相组成和微观结构，磷酸镧和磷酸铝相互掺杂复合并通过离子键键合，从而得到了能够在低温下便能快速固化成型，高温下性能优异的镧铝系磷酸盐复合材料。本发明提供的磷酸盐复合材料在常压低温下即可固化成型，所以制品成型不需要特殊设备进行特殊高温烧结就可以供使用，此成型过程省去复杂的高温烧结，节约能源。而且复合材料的耐高温性能优异，同时抗烧蚀性能良好，在烧蚀温度2000℃下，烧蚀后样品表面较完整，并未见熔融情况，同时制备工艺简单、制备周期短。

技术领域

本发明属于镧铝系磷酸盐复合材料技术领域，涉及一种镧铝系磷酸盐复合材料及其制备方法、应用，尤其涉及一种常压低温固化耐2000℃的镧铝系磷酸盐复合材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着科学技术的蓬勃发展，许多领域(如航空航天、核工程等能源工厂)都涉及到极高温环境。高温耐热材料作为极端环境服役的材料，需要具备良好的耐高温等性能，从而保证了机械构件正常工作的环境。为了满足高温应用领域的需求，制备高性能、低成本的耐高温材料具有重要的战略意义。

目前，碳/碳复合材料是应用广泛的耐高温材料，但高温下碳/碳复合材料易氧化失效。为提高碳/碳耐富氧高温环境，人们尝试用ZrC-SiC复合涂层或其他方法改性碳/碳；但这些涂层要么存在碳/碳基底与涂层热膨胀系数难以匹配或本身的设计缺陷，导致其耐烧蚀温度过低或高温烧蚀损耗过快等不足，并且碳/碳及复合材料存在制备温度高、实验原料昂贵、工艺周期长等致命缺点。

研究发现，磷酸盐材料具有耐火度高和抗氧化性能好等优异性能。据文献“磷酸盐基耐高温胶黏剂的研制、硅酸盐无机胶粘剂的研制及应用、氧化铜-磷酸盐胶粘剂粘接机理的剖析与探讨、微波透波材料的研究进展”报道俄罗斯和欧美等国家研制室温磷酸盐固化胶粘剂使用温度可以达到1700℃。但我国在磷酸盐领域尚处于开发阶段，普遍存在固化温度高，工艺性能差等缺点。为解决固化温度过高，申请人原有研究，通过运用金属氧化物CuO为固化剂制备-O-Cu-O-桥连磷酸盐，能够室温固化。但当烧蚀温度超过1300℃，材料键合的-O-Cu-O-发生破坏，导致材料熔融。

因此，如何更好的提升磷酸盐的耐高温性能，助力进一步开展低成本高性能磷酸盐基复合材料的研究，已成为业内众多前沿科研人员广为关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种镧铝系磷酸盐复合材料及其制备方法、应用，尤其涉及一种常压低温固化耐2000℃的镧铝系磷酸盐复合材料。本发明提供的一种镧铝系磷酸盐复合材料能够在低温下快速固化成型，而且具有优异的耐高温性能和抗烧蚀性，同时制备工艺简单、生产周期短，可操控性强，有利于后续的规模化生产和推广。

本发明提供了一种镧铝系磷酸盐复合材料，包括磷酸镧和与所述磷酸镧复合的磷酸铝；

所述复合材料中，所述磷酸镧与所述磷酸铝的摩尔比为（1~1.78）：1；

所述复合材料中还包括元素铬；

所述复合材料中的元素铬具有+3价的化学价态；

所述元素铬的摩尔含量为0.05%~0.1%。

优选的，所述复合包括掺杂；

所述磷酸镧与磷酸铝之间通过离子键键合；

所述复合材料，以磷酸镧为主物相，夹杂磷酸铝物相。

优选的，所述镧铝系磷酸盐复合材料为耐高温复合材料；

所述复合材料中，磷酸镧和磷酸铝两种物相连接紧密，且表面平整致密。

优选的，所述复合材料在2000℃以下的高温火焰烧蚀后，不熔融；

所述复合材料为常压低温固化磷酸盐复合材料；