[发明专利]一种制备三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法

说明书

本发明涉及高性能陶瓷领域，具体为一种制备三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法。采用硼/碳热还原法，原料为硼酸稀土粉、碳化硼粉和石墨粉；其中，硼酸稀土粉、碳化硼粉和石墨粉的摩尔比为(3.5～4.5):(0.8～1.5):(17.5～20.5)。首先，将硼酸稀土粉、碳化硼粉和石墨粉按配比称重，经物理机械方法混合6～12小时；然后，在通有高纯氩气的烧结炉内进行烧结，升温速率为5～20℃/分钟，烧结温度为1800～2200℃，烧结时间为0.5～5小时。本发明方法工艺简单，能制备出高纯度的三元稀土二硼二碳陶瓷粉体。

技术领域

本发明涉及结构陶瓷领域，具体为一种制备三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法。

背景技术

三元稀土二硼二碳陶瓷材料即REB₂C₂(Re包括但不限于Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)，是三元稀土硼碳化合物庞大家族中的一大类别。REB₂C₂材料具有层状晶体结构，可以描述为RE片层与B₂C₂片层在c轴方向上交替堆垛而成。

目前，对REB₂C₂材料的制备方法主要有：电弧熔炼法、两步法、原位热压法和硼/碳热还原法。文献1：Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 1967,29:375-382中Smith P.K.等人用“电弧熔炼法”制备了GdB₂C₂材料，该方法可描述为：以纯的稀土RE(屑或块体)、B(块体或粉体)和C粉为原料，首先压制成块体，然后经过多次电弧熔炼制得GdB₂C₂材料。文献2：Journal of Physics:Conference Series 2009,150:052160中Michor H.等人用“两步法”制备了YB₂C₂材料，该方法可描述为：以纯的Y粉、B和C粉为原料，首先将Y粉和C粉混合烧制成YC₂，然后加入B粉烧制得YB₂C₂材料。文献3：Scripta Materialia 2016,124:86-89中Zhao G.R.等人用“原位热压法”制备了YB₂C₂材料，该方法可描述为：以纯的YH₂粉、B₄C和C粉为原料，在1600℃下原位烧结制得YB₂C₂材料。专利1：公开号CN107814570A中，陈继新等人用“硼/碳热还原法”制备了REB₂C₂粉体，该方法可描述为：以纯的稀土氧化物粉、碳化硼粉和石墨粉为原料，高温烧结制得REB₂C₂粉体。

REB₂C₂材料在航空航天、核材料、燃料电池、电子信息、超高温结构件等高新技术领域都有着广泛的应用前景。因此，发展一种简单高效制备高纯度三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法，对研究其性能及推广其应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法，以“硼/碳热还原法”为基础，原料采用硼酸稀土粉、碳化硼粉和石墨粉，该方法工艺简单，能制备出高纯三元稀土二硼二碳陶瓷粉体。

本发明的技术方案是：

一种制备三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法，采用硼/碳热还原法，原料为硼酸稀土粉、碳化硼粉和石墨粉；其中，硼酸稀土粉、碳化硼粉和石墨粉的摩尔比为(3.5～4.5):(0.8～1.5):(17.5～20.5)。

所述的制备三元稀土二硼二碳陶瓷粉体的方法，三元稀土二硼二碳陶瓷材料中的“稀土”是指“钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥”之一或两种以上。