硅化锆纳米材料的制备

背景及概述^[1-2]

硅化锆，作为锆-硅金属间化合物，是一类具有高硬度、高熔点、高导电性、高热导率、优良的抗热震性能的高温陶瓷材料，鉴于锆-硅金属间化合物具有这些优越的物理化学性能，是一种可以应用于高温腐蚀性介质的结构材料或新型工程材料。

硅化锆为钢灰色斜方系有光泽的晶体，相对密度4.8822。 硅化锆不溶于水、无机酸和王水，溶于氢氟酸。制法：将配比量的锆粉和硅粉混合物在隔绝空气下经高温反应而得。

纳米材料的制备^[2]

一种制备硅化锆纳米材料的方法，包括如下步骤：

(1)将5mmol二氧化锆、5mmol硅粉和50mmol金属锂加入到20毫升的不锈钢高压釜中并封闭，然后将高压釜放入能够程序升温的电炉中，设置电炉的升温速率为10℃每分钟，将电炉升温至600℃，升温完成后维持反应40小时，反应后自然冷却到室温，然后打开高压釜取出产物(黑色的沉积物)；

(2)将反应产物先用蒸馏水清洗一次，再分别用稀盐酸和无水乙醇各洗涤一次，将洗涤后的产物过滤，然后在真空干燥箱中60℃干燥4小时得到硅化锆纳米材料，根据所制备的硅化锆纳米材料的质量和所用原料二氧化锆的质量，得出硅化锆的产率为85％。

以上反应过程如下所示：

ZrO₂+Si+4Li＝ZrSi+2Li₂O

应用^[3]

CN201310449885.9公开了一种高致密度陶瓷基复合材料及其制备方法和应用，二硼化锆-二硅化锆-碳化钨陶瓷基复合材料，是以二硼化锆粉末、二硅化锆和碳化钨为原料(纯度>98.0%)，采用两步热压烧结工艺制备的。其中，二硼化锆粉末的质量份数为75~90%，在陶瓷基复合材料中加入较高含量的二硼化锆，有利于提升复合材料的物化性能；二硅化锆的质量份数为10~15%，将此质量份数的二硅化锆加入到陶瓷基复合材料中，能够明显降低材料制备的烧结温度；碳化钨的质量份数为0~10%，加入的碳化钨能够促进材料内部晶粒的各向异性增长。三种原始粉末的晶粒尺寸为1~5微米，此范围的晶粒尺寸有利于各相的均匀混合。本发明用作高超声速飞行器表面隔热层，具有高致密度、高力学性能的特点。

参考文献

[1] 化合物词典

[2] [中国发明] CN202010404989.8 一种制备硅化锆纳米材料的方法

[3] CN201310449885.9一种高致密度陶瓷基复合材料及其制备方法和应用