碳还原法硼化锆粉体的制备研究

( 研 究 与 开 发 ) 2019 年 02 月
陶 瓷 Ceramics
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化 ,强 度 低 ,并 且 致 密 化 的 获 得 比 较 困 难 ,成 本 较 高 ,烧 结困难,而且 ZrB2 陶 瓷 强 度 与 碳 化 硅、氮 化 硅 等 陶 瓷 材 料 相 比 强 度 还 比 较 低 ,从 而 限 制 了 其 应 用 范 围 。
高纯度的 ZrB2 陶 瓷 的 制 备 一 般 都 是 在 实 验 室 条 件下完成的,难以工 业 化 生 产,因 此,如 何 利 用 较 为 简 便 的 方 法 制 备 出 纯 度 较 高 、颗 粒 较 小 、性 能 稳 定 的 硼 化 锆粉体对于社会的发展具有极其重要的意义。本文以 分析纯度的氧化锆、氧 化 硼、碳 化 硼、活 性 炭 为 主 要 原 料以还原法制取了较 高 纯 度 的 硼 化 锆 粉 体,并 对 制 取 工 艺 、影 响 因 素 进 行 了 分 *
吕工兵
(陕西金泰氯碱化工有限公司 陕西 榆林 718100)
摘 要 真空条件下,利用碳还原法进行硼化锆粉体的制备,是以氧化锆、活性炭、碳化硼 和 氧 化 硼 为 主 要 原 料,研 制 出 纯 度较高,颗粒较小且制作工艺简单、成本较低的硼化锆粉 体。 笔 者 主 要 研 究 在 碳 热 还 原 反 应 中,碳 含 量、烧 成 温 度 和 保 温 时间对反应产物的影响。通过对反应产物进行 XRD、SEM 等测 试 分 析,找 到 一 条 制 取 高 质 量 硼 化 锆 粉 体 的 反 应 路 线:多 加入12.5%碳可以保证反应产物有着较高的纯度。选1650℃为反应温度,1.5h为保温时间既可以 保 证 产 品 有 较 高 的 纯 度 ,又 能 使 颗 粒 粒 径 在 一 个 较 小 的 范 围 内 。 关键词 硼化锆粉体 碳还原法 烧结温度 致密化 中图分类号:TQ174.4 文献标识码:B 文章编号:1002-2872(2019)02-0025-06 PreparationofZirconium DiboridePowderbyCarbonReduction Method LvGongbing(ShaanxiJintaiChlor-alkaliChemicalIndustryCo.Ltd,Shaanx,Yulin,718100) Abstract:Undertheconditionofvacuum,reductionofzirconium diboridepowderbycarbonpreparation,the methodis basedonzirconiumoxide,activatedcarbon,boroncarbideandboronoxideasthemainraw material,developedahighpurityzirconiumboridepowderparticlesissmallandsimpleproductionprocessandlowcost.Theeffectofcarboncontent,sinteringtemperatureandholdingtimeonthereactionproductsincarbothermalreductionreaction wasstudiedinthispaper. ThereactionproductswereanalyzedbyXRD,SEM andsoon.Areactionrouteforpreparinghighqualityzirconium diboridepowderwasfound.Theadditionof12.5% carboncouldguaranteethepurityofthereactionproducts.Choosing1650 ℃ asreactiontemperatureand1.5hasholdingtimecannotonlyensurehighpurityoftheproduct,butalsomaketheparticlesizeinasmallerrange. Keywords:Zirconium diboridepowder;Carbonreduction method;Sinteringtemperature;Densification
笔者的目的是通 过 系 统 细 致 的 实 验 研 究,利 用 碳 还原法在一定温度范围内焙烧若干时间后制得较高纯 度 的 硼 化 锆 粉 体 ,得 到 的 颗 粒 分 散 性 好 ,颗 粒 粒 径 较 小
前言
硼 化 锆 (ZrB2)为 六 方 体 晶 型 ,灰 色 结 晶 或 粉 末 ,相 对 密度5.8g/cm3,熔点为3040℃。有极高的熔点、硬 度 ,良 好 的 导 热 、导 电 性 能 ,化 学 性 质 稳 定 ,热 膨 胀 系 数 低、阻燃耐腐蚀及轻质等优点[1~4],在 高 温 材 料 领 域 以 其抗氧化性、耐腐蚀性、抗震性 及 补 集 中 字 特 点 等 [5~8] 优越的性能越来越受到人们的重视。并越来越多的应 用 到 高 温 结 构 陶 瓷 材 料 、耐 火 材 料 、复 合 材 料 及 核 控 制 材料等领域。但与此同时,尽管 ZrB2 陶瓷综合性能优 异,越来越 得 到 人 们 的 青 睐,但 是 因 为 其 高 温 下 易 氧