[发明专利]一种原位反应制备铪铝碳陶瓷材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐超高温陶瓷的制备技术，特别提供了一种原位反应制备铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)陶瓷材料的方法。

背景技术

铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)陶瓷材料是新型的耐超高温、抗氧化的三元材料。它们综合了高模量、高硬度、抗氧化、耐腐蚀、高电导率、热导率、较强的破坏容忍性等优点。在航空、航天、核工业、超高温结构件等高新技术领域都有广泛的应用前景。尽管铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)陶瓷材料具有如此优异的性能，制备上的困难限制了对其性能的研究与它的应用。迄今为止关于铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)陶瓷材料制备方面的文献报道只有一篇。文献1(Z.Metallkd.(德国金属学报)71(1980)341)中采用Hf粉、HfC粉、Hf-Al合金粉、Al₄C₃粉和C粉，在1000℃熔炼170h或700℃熔炼850h合成了含有Hf₃Al₃C₅和Hf₂Al₃C₄的混合物。这种合成方法制备的材料纯度很低，并含有多种低熔点相，如Hf-Al金属间化合物和Hf₅Al₃C。这种方法主要是为绘制相图所用，对制备高性能的铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)陶瓷材料不实用，而且用该方法未发现有Hf₃Al₄C₆和Hf₂Al₄C₅相。迄今为止，关于铪铝碳陶瓷材料制备方面的报道很少。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种原位反应制备铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)超高温陶瓷材料的方法。该方法以Hf粉、Al粉和C粉为原料，在较低温度，短时间内合成了铪铝碳(Hf₃Al₃C₅、Hf₃Al₄C₆、Hf₂Al₄C₅及多相复合)陶瓷材料，解决现有技术制备的铪铝碳陶瓷材料不实用等问题。

本发明的技术方案如下：

一种原位反应制备铪铝碳陶瓷材料的方法，该方法特征在于：

1)原料组成及成分范围：

以Hf粉、Al粉和C粉为原料，按化学计量比，Hf:Al:C＝(2-3):(2-6):(4-7)；

按化学计量比，Hf:Al:C＝3:(2-4):(4-6)，合成单相Hf₃Al₃C₅；

按化学计量比，Hf:Al:C＝3:(3-6):(4-7)，合成单相Hf₃Al₄C₆；