一种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于特种陶瓷粉末制备领域，具体涉及一种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法。
【背景技术】
[0002]过渡金属的碳化物按组成可分为MC(TiC、ZrC、HfC)、M2C(Mo2C，W2C)以及M3CXMn3C，Fe3C)三类，它们具有金属光泽，且导电导热性好，热膨胀系数小，硬度大，恪点极高，有些熔点甚至超过原来金属。如TiC、TaC、ZrC、HfC的熔点在3400K以上(接近4000K)，因此，它们是理想的耐高温材料，已用作火箭的心板和火箭用的喷嘴材料。其中HfC陶瓷特别引人注目。
[0003]传统上HfC陶瓷的制备通常用二氧化铪与碳在惰性或还原性气氛中合成粉末，其反应方程式为:Hf02+3C—HfC+2C0，这个反应的反应温度在1900-2300°C，但是这种方法的合成温度过高，粉末材料晶粒粗大。液相先驱体转化法是利用液相化学过程，在液体中将反应物实现原子尺寸的均匀混合，将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到结晶性非常低的无定形前躯体，由于其结晶性较低，因此其具有较大的比表面积，大大增加了其反应的活性，可以明显降低合成碳化铪粉体的合成温度，因此，近年来受到特别重视。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]—种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0007](I)采用液相先驱体转化法制备碳化铪前驱体:按照摩尔比为1:0.2?0.3:0.4?
0.6的比例称取氯氧化铪、水杨酸和柠檬酸;将氯氧化铪和水杨酸加入到无水乙醇中，经回流、搅拌后形成复合溶液，再向复合溶液中加入柠檬酸，继续搅拌一段时间，得到前驱体溶液;然后采用旋转蒸馏法去除前驱体溶液中的溶剂，得到碳化铪前驱体；
[0008](2)将碳化铪前驱体进行热解处理，得到碳化铪前驱体热解产物；
[0009](3)将碳化铪前驱体热解产物置于等离子活化烧结炉(PAS)中进行热处理，得到碳化铪粉体。
[0010]上述方案中，步骤(I)所述回流的温度为50?65°C，回流的时间为I?2h。
[0011]上述方案中，步骤(2)所述热解处理的工艺为:热解温度700?900°C，升温速率4°C/min，保温时间0.5?lh，工作气氛为氩气。
[0012]上述方案中，步骤(3)所述热处理的工艺为:热处理温度1550?1600°C，升温速率100?300°C/min，保温时间4min?6min，工作气氛为氩气。
[0013]本发明的有益效果如下:本发明提供了一种在低温下合成超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法，其中，前驱体粉体通过液相先驱体转化法制得;本发明制备方法工艺简单，重复性强，制备出的碳化铪粉体纯度高、粒径小、分散性好，具有很好的应用前景。
【附图说明】
:
[0014]图1为实施例1制备的碳化铪粉体(a)和碳化铪标准品(b)的XRD图谱。
[0015]图2为实施例1制备的碳化铪粉体的SEM图谱。
[0016]图3为实施例2制备的碳化铪粉体(a)和碳化铪标准品(b)的XRD图谱。
[0017]图4为实施例2制备的碳化铪粉体的SEM图谱。
【具体实施方式】
[0018]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0019]实施例1
[0020]一种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法，通过如下方法制备得到:
[0021 ] (I)液相先驱体转化法制备碳化铪前驱体粉体:称取氯氧化铪1g，水杨酸1..0lg,柠檬酸1.03g;将氯氧化铪和水杨酸混合在200ml的无水乙醇中，50°C条件下回流Ih，然后室温搅拌形成复合溶液，再加入柠檬酸搅拌2h得到前驱体溶液;用旋转蒸发仪在60°C条件下将前驱体溶液中的溶剂蒸发掉，得到碳化铪前驱体粉体；
[0022](2)前驱体热解产物的制备:将制备的碳化铪前驱体粉体放入石墨模具中，然后置于管式炉中热解，得到碳化铪前驱体热解产物，其中热解温度为700°C，升温速率为4°C/min，保温时间为0.5h，工作气氛为氩气；
[0023](3)碳化铪粉体的合成:将碳化铪前驱体热解产物放入特制的模具中，然后置于PAS中热处理合成碳化铪粉体;所述热处理温度为1550°C，升温速率为100°C/min，保温时间为4min，工作气氛为氩气。
[0024]本实施例制备得到的碳化铪粉体的XRD图谱见图1，通过日本Rigaku公司制造的X射线衍射仪测量，从图中可以看出，所制得的粉体为碳化铪晶体材料，其纯度较高。图2为本实施例样品的SEM图谱，由图中可以看出，所制备的粉体呈球状，粒径在100?300nm，分散性较好。
[0025]实施例2
[0026]—种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法，通过如下方法制备得到:
[0027](I)液相先驱体转化法制备碳化铪前驱体粉体:称取氯氧化铪1g，水杨酸2.02g，柠檬酸1.53g;将氯氧化铪和水杨酸混合在200ml的无水乙醇中，65°C条件下回流lh，然后室温搅拌形成复合溶液，再加入柠檬酸搅拌2h得到前驱体溶液;用旋转蒸发仪在60°C条件下将前驱体溶液中的溶剂蒸发掉，得到碳化铪前驱体粉体；
[0028](2)前驱体热解产物的制备:将制备的碳化铪前驱体粉体放入石墨模具中，然后置于管式炉中热解，得到碳化铪前驱体热解产物，其中热解温度为900°C，升温速率为4°C/min，保温时间为Ih，工作气氛为氩气；
[0029](3)碳化铪粉体的合成:将碳化铪前驱体热解产物放入特制的模具中，然后置于PAS中热处理合成碳化铪粉体;所述热处理温度为1600°C，升温速率为300°C/min，保温时间为6min，工作气氛为0.2bar氩气。
[0030]图3为本实施例样品的XRD图谱，通过日本Rigaku公司制造的X射线衍射仪测量，从图中可以看出，所制得的粉体为碳化铪晶体材料，其纯度较高。图4为本实施例样品的SEM图谱，，由图中可以看出，所制备的粉体呈球状，粒径在300?700nm，分散性较好。
[0031]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)采用液相先驱体转化法制备碳化铪前驱体:按照摩尔比为1:0.2-0.3:0.4-0.6的比例称取氯氧化铪、水杨酸和柠檬酸;将氯氧化铪和水杨酸加入到无水乙醇中，经回流、搅拌后形成复合溶液，再向复合溶液中加入柠檬酸，继续搅拌一段时间，得到前驱体溶液;然后采用旋转蒸馏法去除前驱体溶液中的溶剂，得到碳化铪前驱体； (2)将碳化铪前驱体进行热解处理，得到碳化铪前驱体热解产物； (3 )将碳化铪前驱体热解产物置于等离子活化烧结炉中进行热处理，得到碳化铪粉体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述回流的温度为50?65°C，回流的时间为I?2h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热解处理的工艺为:热解温度700°0900°C，升温速率4°C/min，保温时间0.5h~lh，工作气氛为氩气。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理的工艺为:热处理温度1550?1600°C，升温速率100~300°C/min，保温时间4?6min，工作气氛为氩气。
【专利摘要】本发明属于特种陶瓷粉末制备领域，具体涉及一种超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)采用液相先驱体转化法制备碳化铪前驱体粉体；(2)将碳化铪前驱体进行热解处理，得到碳化铪前驱体热解产物；(3)将碳化铪前驱体热解产物置于PAS中进行热处理，得到碳化铪粉体。本发明提供了一种在低温下合成超细碳化铪陶瓷粉体的制备方法，其中，前驱体粉体通过液相先驱体转化法制得；本发明制备方法工艺简单，重复性强，制备出的碳化铪粉体纯度高、粒径小、分散性好，具有很好的应用前景。
【IPC分类】C04B35/626, C04B35/56
【公开号】CN105541345
【申请号】CN201511008996
【发明人】王为民, 鲁栋良, 傅正义, 王皓, 张金咏
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月29日