[发明专利]一种高性能多孔ZrB2陶瓷及其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 201811397598.7 申请日: 2018-11-22
公开(公告)号: CN109400199A 公开(公告)日: 2019-03-01
发明(设计)人: 郭伟明;刘秋宇;魏万鑫;林华泰 申请(专利权)人: 广东工业大学
主分类号: C04B38/00 分类号: C04B38/00;C04B35/58;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/634;C04B35/638;C04B35/64
代理公司: 广东广信君达律师事务所 44329 代理人: 杨晓松
地址: 510062 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 陶瓷 制备方法和应用 混合粉体 超高温陶瓷 氩气 断裂韧性 冷等静压 能源领域 喷雾造粒 烧结助剂 无压烧结 真空条件 空心球 孔隙率 粘结剂 溶剂 烘干 粉体 抗弯 排胶 球磨 湿混 小块 造粒 航空 应用
【说明书】:

发明属于超高温陶瓷技术领域,公开了一种高性能多孔ZrB2陶瓷及其制备方法和应用,所述多孔ZrB2陶瓷是将粘结剂PVB加入到ZrB2粉体中,经搅拌、球磨、喷雾造粒后,将得到的ZrB2造粒空心球加入烧结助剂,加入溶剂进行湿混后,经烘干得混合粉体,将混合粉体经冷等静压压成小块,在真空条件下排胶,然后在1atm氩气条件下,升温至1800~2000℃无压烧结,再降温至1100~1300℃制得。本发明制得的多孔ZrB2陶瓷的孔隙率为35%~40%,孔径为1~2μm,抗弯强度为426~494MPa,断裂韧性为3.2~4MPa·m1/2,可以应用在航空、机械或能源领域中。

技术领域

本发明属于超高温陶瓷材料技术领域,更具体地,涉及一种高性能多孔ZrB2陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

ZrB2陶瓷作为超高温陶瓷具有高熔点、高电导率、高导热等优异性能。在航空航天、机械、能源等领域有着重要的地位。但是因为具有较高的体积密度(6.085g/cm3),同时ZrB2陶瓷有着较低的抗热震性,在一定的程度上限制了ZrB2陶瓷的开发应用。

多孔陶瓷具有体积密度小、比表面积大、热导率低和独特的物理表面特性,同时又具有陶瓷特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性和尺寸稳定性。但是孔隙的引入显著降低了陶瓷的力学性能。

把ZrB2粉体通过喷雾造粒制备成空心造粒球,然后在造粒球之间通过湿混引入烧结助剂,使得造粒球中间是多孔结构,造粒球与造粒球之间因为有烧结助剂的作用是紧密烧结在一起的,这种方法制备的多孔ZrB2陶瓷降低了其体积密度并且改善了抗热震性,同时又使其力学性能降低的程度不大。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点,提供一种高性能多孔ZrB2陶瓷。该多孔ZrB2陶瓷降低了其体积密度并且改善了抗热震性,同时提高了多孔ZrB2陶瓷的力学性能。

本发明的另一目的在于提供上述高性能多孔ZrB2陶瓷的制备方法。该方法通过喷雾造粒将ZrB2粉体制备成空心造粒球,然后加入烧结助剂,使得造粒球中间呈多孔结构。

本发明的再一目的在于提供上述高性能多孔ZrB2陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现:

一种高性能的多孔ZrB2陶瓷,所述多孔ZrB2陶瓷是将粘结剂PVB加入到ZrB2粉体中,经搅拌、球磨、喷雾造粒后,将得到的ZrB2造粒空心球加入烧结助剂,加入溶剂进行湿混后,经烘干得混合粉体,将混合粉体经冷等静压压成小块,在真空条件下排胶,然后在1atm氩气条件下,升温至1800~2000℃无压烧结,再降温至1100~1300℃制得。

优选地,所述烧结助剂为B4C和/或C,所述溶剂为乙醇或丙酮。

优选地,所述ZrB2造粒空心球和烧结助剂的质量比为(90~99):(1~10)。

更为优选地,所述ZrB2造粒空心球和烧结助剂的质量比为19:1。

优选地,所述ZrB2造粒空心球的粒径为30~60μm

优选地,所述湿混的时间为4~24h,所述升温的速率为5~20℃/min,所述烧结的时间为0.5~2h,所述降温的速率为5~15℃/min。

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