一种超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体及其制备方法

本发明属于陶瓷粉体制备，具体涉及一种超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体及其制备方法。

背景技术：

1、超高温陶瓷包含过渡金属碳化物(tic和zrc等)、过渡金属二硼化物(tib2和zrb2等)以及过渡金属氮化物(hfn和tan等)，具有高熔点、高硬度和高强度等特性，广泛应用于航空航天和核能等极端环境领域。碳化硅常作为第二相添加进超高温陶瓷里，具有抑制晶粒长大、提高整体强度和抗腐蚀性能的能力。

2、对于超高温陶瓷-碳化硅复合材料的传统制备方法是在超高温陶瓷粉体中添加碳化硅晶粒进行烧结而成。为了混合均匀需要进一步球磨或混料工艺来处理混合粉体，另外添加碳化硅的晶粒尺寸调控范围窄。如果制备出超高温陶瓷为核碳化硅为壳的复合粉体将会减少混料工艺，从而简化了该复合材料块体结构件的制备工艺，并且碳化硅壳层厚度可调范围较大，有巨大的实际推广应用价值。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体及其制备方法，实现超高温陶瓷颗粒表面被碳化硅均匀地包裹。

2、第一方面，本发明提供了一种超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体，所述复合粉体中，碳化硅壳均匀包覆在超高温陶瓷核表面。

3、较佳地，所述复合粉体的粒径为5～500nm，碳化硅壳的厚度为1～50nm。

4、第二方面，本发明提供了一种上述超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将超高温陶瓷粉体分散在无水乙醇、氨水、表面活性剂和水的混合溶液中超声并机械搅拌得到悬浮液，继续超声条件下向其中加入正硅酸乙酯乙醇溶液，超声结束后继续加入间二苯酚和甲醛进行室温反应，经过滤、干燥、裂解和碳热还原反应，得到所述超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体。

5、较佳地，所述超高温陶瓷粉体包括tic、zrc、hfc、nbc、tac、tib2、zrb2、hfb2、nbb2、tab2中的一种或多元固溶体，氨水的浓度为25～28％，表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。

6、较佳地，所述无水乙醇和水的体积比为0.5～5，水和氨水的体积比为5～100，超高温陶瓷粉体和水的质量比为0.01～0.5，表面活性剂与超高温陶瓷粉体的质量比为0～1，机械搅拌速度为500～1000r/min。

7、较佳地，所述正硅酸乙酯乙醇溶液的浓度为0.05～0.2mol/l，优选为0.1mol/l；超高温陶瓷粉体和正硅酸乙酯的质量比为0.66～80，超高温陶瓷粉体和正硅酸乙酯乙醇溶液的用量比为1～10g：5～400ml；所述正硅酸乙酯乙醇溶液的加入速度为1～5ml/min。

8、较佳地，所述超高温陶瓷粉体和间二苯酚质量比为3.12～250，间二苯酚和甲醛的摩尔比为0.24～0.60，室温反应的时间为12～24h。

9、较佳地，干燥温度为80～100℃；裂解和碳热还原反应的气氛为惰性气体，优选为高纯氩气或氮气；裂解和碳热还原反应的温度为1200～1500℃，时间为0.5～1h。

10、有益效果

11、本发明通过正硅酸乙酯水解在超高温陶瓷粉体颗粒表面包裹一层二氧化硅层，再通过间二苯酚和甲醛的缩聚反应在二氧化硅层外围包裹一层有机碳，室温“一锅法”获得预烧粉体，最后通过高温裂解和碳热还原反应获得超高温陶瓷为核碳化硅为壳的复合粉体。

1.一种超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体，其特征在于，所述复合粉体中，碳化硅壳均匀包覆在超高温陶瓷核表面。

2.根据权利要求1所述的超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体，其特征在于，所述复合粉体的粒径为5～500nm，碳化硅壳的厚度为1～50nm。

3.一种权利要求1或2所述的超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将超高温陶瓷粉体分散在无水乙醇、氨水、表面活性剂和水的混合溶液中超声并机械搅拌得到悬浮液，继续超声条件下向其中加入正硅酸乙酯乙醇溶液，超声结束后继续加入间二苯酚和甲醛进行室温反应，经过滤、干燥、裂解和碳热还原反应，得到所述超高温陶瓷为核碳化硅为壳复合粉体。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述超高温陶瓷粉体包括tic、zrc、hfc、nbc、tac、tib2、zrb2、hfb2、nbb2、tab2中的一种或多元固溶体，氨水的浓度为25～28％，表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇和水的体积比为0.5～5，水和氨水的体积比为5～100，超高温陶瓷粉体和水的质量比为0.01～0.5，表面活性剂与超高温陶瓷粉体的质量比为0～1，机械搅拌速度为500～1000r/min。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯乙醇溶液的浓度为0.05～0.2mol/l，优选为0.1mol/l；超高温陶瓷粉体和正硅酸乙酯的质量比为0.66～80，超高温陶瓷粉体和正硅酸乙酯乙醇溶液的用量比为1～10g：5～400ml；所述正硅酸乙酯乙醇溶液的加入速度为1～5ml/min。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述超高温陶瓷粉体和间二苯酚质量比为3.12～250，间二苯酚和甲醛的摩尔比为0.24～0.60，室温反应的时间为12～24h。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，干燥温度为80～100℃；裂解和碳热还原反应的气氛为惰性气体，优选为高纯氩气或氮气；裂解和碳热还原反应的温度为1200～1500℃，时间为0.5～1h。