[发明专利]一种超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料及制备方法

权利要求书

1.一种超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料，其特征在于，按摩尔比计，铪钽铌三元碳化物的化学式为(Hf_xTa_yNb_1-x-y)C，x、y的取值范围为：0x1，0y1，x+y1，(Hf_xTa_yNb_1-x-y)C三元碳化物的孔隙率为80％～96％，密度为0.45～2.35g/cm³，热导率为0.085～0.65W/(m·K)，压缩强度为0.15～10MPa，并且耐热温度高于2000℃；

材料的孔结构包括：大孔和小孔两种孔结构，其中：大孔的尺寸分布为30～600μm，占总孔体积的比例为70％～95％；小孔的尺寸为0.02～2.5μm，占总孔体积的比例为30％～5％。

2.一种权利要求1所述的超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)配制陶瓷浆料：以质量份数计，按去离子水20～50份、分散剂0.5～2.5份、摩尔比x：y：(1-x-y)的碳化铪、碳化钽和碳化铌混合粉末50～150份的配比，依次加入并搅拌1～3小时，形成陶瓷颗粒分散均匀的浆料；

(2)发泡-凝胶注模：将上述浆料加热至35～50℃，再按质量份数计，加入发泡剂1～3份，并机械搅拌发泡10～30分钟，转速为1000～2000rpm，然后按质量份数计，加入凝胶剂明胶2～5份和表面活性剂1～2.5份，继续搅拌20～45分钟后注模；

(3)冷冻干燥和烘箱干燥：将注模后陶瓷泡沫坯体和模具放入-15～-45℃的冷冻箱中进行低温冰冻6～24小时，接着在真空中干燥12～36小时，之后坯体进行脱模，然后在60～80℃下烘箱中干燥12～24小时；

(4)高温烧结：先在1300～1500℃下管式炉中进行烧结1～4小时，然后在1700～2100℃下的碳管炉中高温烧结1～5小时，最终制备出超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料。

3.按照权利要求2所述的超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，原料碳化铪粉末的原始粒度为0.5～1.5μm，原料碳化钽粉末的原始粒度为0.5～3μm，原料碳化铌粉末的原始粒度为0.5～3μm；经球磨8～36h后，混合粉末的平均粒径为0.7～1μm。

4.按照权利要求2所述的超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，分散剂为聚丙烯酸、柠檬酸铵或聚乙酰亚胺，发泡剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠，表面活性剂为聚乙二醇或丙三醇。

5.按照权利要求2所述的超高孔隙率铪钽铌三元碳化物超高温隔热材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，高温烧结所使用的气氛是氮气、氩气或者真空。