[发明专利]镁热燃烧还原合成碳化锆粉末的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种难熔化合物及其固相合成方法，具体涉及一种合成碳化锆粉末的方法。

背景技术

碳化锆陶瓷粉末是一种极重要的新型工程陶瓷原料，碳化锆陶瓷是重要的高熔点、高强 度和耐腐蚀的超高温结构材料，其优异的特点使其在硬质合金上有很大的应用空间，可以提 高硬质合金强度、耐腐蚀性等。碳化锆具有高硬度，优异的耐磨性，良好的导电导热性，被 广泛用于制造切削刀具、砂轮、研磨剂。而且，碳化锆具有高效吸收可见光，反射红外线的 特性，当它吸收占太阳光中95％的2μm以下的短波长能源后，通过热转换，可将能源储存在 材料中，它还具有反射超过2μm红外线波长的特性。而人体产生的红外线波长约10μm左 右，不会向外散发。这说明碳化锆具有理想的吸热、蓄热的特性。此外，碳化锆热中子吸收 截面小、耐辐照性能好，可以做高温气冷堆包覆燃料颗粒阻挡层的材料。但是高纯ZrC原料 高昂的价格限制了这类材料的大规模开发和应用。

碳化锆陶瓷粉末的传统合成工艺为：用碳热还原的方法将氧化锆与碳的混合物置于真空 管式炉内，加热至1500℃左右碳化还原，还原时间一般为1～12小时，由于粉末的混合方式 简单，只是在较粗的粒度上的混合，这样合成的粉末的粒径较大，而且烧结活性差。这种方 法的主要缺点：生产装置复杂、反应温度高、时间长、能耗巨大，获得的碳化锆晶粒粗大、 产品纯度差。最近，国内外学者尝试用其它方法制备粒径细小且分布均匀的碳化锆粉末，Yan 通过溶胶-凝胶的办法制得无机前驱体，再用碳热还原在1400℃下得到超细的碳化锆粉， Mickael Dolle用溶胶-凝胶的办法得到90-150nm的碳化锆粉末。这种方法的主要缺点：生 产周期长，操作复杂，不能大规模生产，影响因素多。

燃烧合成技术是利用化学反应放出的热量使燃烧反应自发地进行下去，以获得具有指定 成分和结构燃烧产物的材料加工新技术。该技术与许多传统材料制备技术相比具备如下优 势：过程简单、工艺周期短；能耗少、明显的节能效果；合成的产品纯度高；由于合成过程 经历极大的温度梯度，能获得高烧结活性的合成产品。燃烧还原合成技术使用活泼金属还原 剂和金属氧化物为原料，利用化学反应的热量自发的进行下去，再将生成产物进行酸洗，将 反应生成副产物除去，得到最终产物，与直接燃烧合成相比，可得到粒径更为细小的最终得 到的产物。

参考文献

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发明内容

本发明的目的在于提供一种镁热燃烧还原合成碳化锆粉末的方法，该方法工艺简单、合 成时间短、成本低，得到的碳化锆粉末纯度高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：镁热燃烧还原合成碳化锆粉末的方法，其特 征在于它包括如下步骤：

1)按各原料重量百分数为：ZrO₂粉：67～68％、C粉：6～7％、Mg粉：26～27％，选取ZrO₂粉、C粉和Mg粉，备用；

2)将ZrO₂粉、C粉和Mg粉均匀混合，将均匀混合后的粉末放入密闭容器，并充氩气作 为保护气氛，压强为0.1～0.2MPa，点火燃烧，冷却后得到燃烧产物；