[发明专利]一种氧化锆基多孔复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氧化锆基多孔复合材料，其特征在于，所述氧化锆基多孔复合材料包含由La₂O₃、Y₂O₃和ZrO₂构成的氧化锆基体、以及埋覆于氧化锆基体中的增强体纤维，其中，在氧化锆基体中，将La₂O₃、Y₂O₃以及ZrO₂的摩尔比之和作为100 mol%，La₂O₃占1-10mol%，Y₂O₃占0.5-5mol%，其余为ZrO₂；增强体纤维占所述氧化锆基多孔复合材料的10-45wt%。

2.根据权利要求1所述的氧化锆基多孔复合材料，其特征在于，所述增强体纤维为氧化锆毡、莫来石毡、氧化铝纤维编织体、碳纤维编织体或氧化锆纤维编织体。

3.根据权利要求1或2所述的氧化锆基多孔复合材料，其特征在于，所述ZrO₂以立方相和单斜相存在。

4.根据权利要求1-3中任一所述的氧化锆基多孔复合材料，其特征在于，以氧化锆毡作为增强体纤维，所述氧化锆基多孔复合材料的密度为2.93-3.32g/cm³，显气孔率41.1-49.8%，压缩强度为14.6-47.4MPa，在100-1200℃温度范围下所述氧化锆多孔复合材料的热导率为0.58-0.91 W/(m·K)。

5.一种权利要求1-4中任一所述氧化锆基多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

1）以氧氯化锆、硝酸钇和硝酸镧为原料，按氧化锆基体中Zr、La、Y之间的摩尔比配制含有Zr、La、Y的水溶液，加入分散剂，滴加氨水，加热蒸发部分溶剂得到Zr元素的摩尔浓度为3.9-7.7的前驱体乳液，优选Zr元素的摩尔浓度为7.0～7.7mol/L；

2）将前驱体乳液、乙醇和聚乙烯醇混合配制为具有规定粘度的前驱体浆料；

3）将作为骨架的增强体纤维在步骤2）制备的浆料中浸渍，得到所述氧化锆基多孔复合材料的前驱体；

4）将步骤3）制备的前驱体干燥后，在规定气氛、800—1000℃下裂解得到预制体；以及

5）将步骤4）中制备的预制体在规定气氛、1200-1700℃下进行热处理。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，重复步骤3）和步骤4）以使所述氧化锆基多孔复合材料具有规定的密度和/或强度。

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，氧氯化锆与氨水的摩尔比为1：（0.5-1.1），优选1：（0.5～0.8）。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述规定的粘度为20-60 mPa·s。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述聚乙烯醇溶液的浓度为2～6wt%，所述前驱体乳液和乙醇和聚乙烯醇溶液的体积比为100：（90～70）：（0.5～2）。

10.根据权利要求5-9中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述浸渍包括：

抽真空至100Pa以下浸渍10～40分钟；以及充氮气至1～2.5MPa，保压浸渍7～13小时。

11.根据权利要求5-10中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤4）中，裂解工艺的参数为：升温速率2—10℃/分钟，裂解时间0.5—3小时。

12.根据权利要求5-11中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤5）中，热处理工艺的参数为：温度变化速率为3—10℃/分钟，保温时间1—6小时，其中，热处理优选包含两次保温，第一次保温的升温速率5—10℃/分钟，保温温度1450-1600℃，保温时间1—4小时，第二次保温在降温阶段以降温速率3—5℃/分钟，保温温度1000—1200℃，保温时间3—6小时。

13.根据权利要求5-12中任一所述的制备方法，其特征在于，步骤4）和步骤5）中，所述规定气氛包括：若增强体为非氧化物则规定气氛是保护性气体为 Ar、氮气或氨气；若增强体为氧化物则规定气氛是空气或者保护性气体为 Ar、氮气或氨气。