[发明专利]一种HfCx

说明书

本发明涉及超高温陶瓷材料领域，具体为一种HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料及其制备方法，其中0x+y≤1。采用感应加热无压烧结制备得到该材料，具体操作步骤如下：1)将Hf、C和HfN粉末按比例放入尼龙罐中，介质采用无水乙醇，以湿法球磨的方法得到粉末浆料；2)将粉末浆料旋转蒸发烘干并过筛得到Hf‑C‑HfN混合粉末，置入不锈钢模具中冷压成型；3)将成型的坯体放入石墨坩埚中并连同坩埚一起放入超高温感应加热炉内，在氮气气氛下无压烧结得到HfC_xN_y超高温陶瓷。该方法制备的HfC_xN_y超高温材料具有高纯度、制备工艺流程简便、制备周期短等优势。

技术领域

本发明涉及超高温陶瓷材料领域，具体为一种HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料及其制备方法。

背景技术

超高温陶瓷是指一类熔点超过3000℃的非氧化物陶瓷材料，主要包括早期过渡族金属的硼化物、碳化物和氮化物，其中碳化物和氮化物具有一系列独特的性能，包括高密度、化学热稳定性、耐腐蚀性和极高的熔点，使其成为理想的超高温热结构及热防护系统的候选材料体系。其中，HfC的熔点极高(3890℃)，是已知单一化合物中熔点最高的。根据理论计算得知三元相的Hf-C-N体系拥有创纪录的高熔点。由于HfC_xN_y的高熔点、良好的电热传导性、小的热膨胀和好的抗冲击性等性能，都能使其成为一种优异的超高温材料，是最具应用前景的超高温热防护材料之一，因此受到了广泛关注。

然而，现有的HfC_xN_y材料制备方法需要苛刻的条件，包括极高的温度(≥2400℃)和较长的保温时间(≥2h)。在N₂的正压条件下进行粉体的自蔓延燃烧反应，这一制备方法有一定的危险性，易爆炸，而且制备周期较长，工艺流程繁琐。因此，HfC_xN_y材料的制备是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料及其制备方法，该方法可快速升温到烧结温度，具有操作流程简便、烧结周期短等特点，可实现大规模批量化制备的需求。

本发明的技术方案如下：

一种HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料，超高温陶瓷粉体材料的化学组成为HfC_xN_y，其中0x+y≤1。

所述的HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料，优选的，x+y＝1，x或y＝0.2～0.8。

所述的HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料，HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料实现固溶，颗粒大小均匀，为2～3μm。

所述的HfC_xN_y超高温陶瓷粉体材料的制备方法，该方法的具体操作步骤如下：

1)按照设计比例称量所需的Hf、C和HfN原料粉末，以“多-少-多”的方式依次倒入装有Si₃N₄研磨球的尼龙罐中，加入无水乙醇作为介质，其中：Si₃N₄研磨球和原料粉末的质量比为2.8～3.5：1，无水乙醇和原料粉末的质量比为3～6：10；

2)将装有原料粉末和无水乙醇介质的尼龙罐固定在行星球磨机中进行湿法球磨混合，球磨时间为8～12h，球磨转速为240～300rpm；