ZrC泡沫陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种ZrC泡沫陶瓷及其制备方法。该ZrC泡沫陶瓷具有三维连通网络结构，其泡沫骨架包括C相和ZrC相，ZrC相致密、连续地覆着于C相之上。制备方法是以C泡沫素坯为基材，以含Zr金属为渗剂，采用低温浸渗-高温反应两步法熔渗工艺进行处理，得到ZrC泡沫陶瓷半成品，然后将半成品进行后处理，得到ZrC泡沫陶瓷。本发明的ZrC泡沫陶瓷具有优异的力学性能和抗高温氧化性能，制备方法工艺简单，操作方便，对生产设备要求低，成本小。
【专利说明】ZrC泡沬陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机材料【技术领域】，尤其涉及一种ZrC泡沫陶瓷及其制备方法。
【背景技术】
[0002]泡沫陶瓷材料是具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体，具有高熔点、耐腐蚀、耐磨损等优异的陶瓷本征性能，且由于大量孔隙的引入，还具有低热导率、可控渗透性、高比表面积、低密度、高比强度、低介电常数等性能，可广泛应用于熔融金属过滤、催化剂载体、隔热材料、节能材料、吸声材料及生物材料等各领域。目前，常见的泡沫陶瓷有A1203、ZrO2, SiC、Si3N4泡沫，以及石墨化炭泡沫等。氧化物陶瓷由于高温下易蠕变，其泡沫长期使用温度低于1600°C ;非氧化物陶瓷的熔点较高，SiC熔点可达2800°C，石墨化炭可耐3000°C高温而不升华，但S1、C元素高温氧化特性限制了其在氧化环境中的应用。因此，亟需开发抗高温氧化的耐超高温泡沫陶瓷，以拓展其在航空航天、化工、能源等领域高温、氧化、化学腐蚀的苛刻环境下的应用。
[0003]超高温陶瓷材料(UHTC)，尤其是难熔金属Zr、Hf、Ta的碳化物和硼化物(如ZrC、HfC、ZrB2、HfB2)，具有3000°C以上高熔点、高热导率、高弹性模量和高硬度，在高温下可保持高强度，是未来超高温领域最有前途的材料之一。在众多UHTCs中，碳化锆(ZrC)的熔点为35400C，其氧化产物氧化锆(ZrO2)的熔点高达2700°C。当环境温度达到1800°C以上时，ZrC氧化得到一种致密的、与ZrC基体牢固粘附的ZrO2保护膜，从而抑制材料被进一步氧化。但是，关于ZrC陶瓷的研究主要集中于致密、实体材料的开发。
[0004]目前，国内外关于泡沫陶瓷的制备工艺常集中在有机泡沫浸溃工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺等，有文献报道以直接发泡法制备了 ZrC泡沫陶瓷，但该工艺制备的ZrC泡沫陶瓷压缩强度不足0.5MPa。可见，因为ZrC陶瓷共价键强，扩散系数较低，陶瓷浆料难以烧结，所得泡沫陶瓷骨架难以达到均匀、致密的效果，且机械强度不高。此外，
【发明者】李伟, 蒋进明, 王松, 颜双九, 陈朝辉 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学