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碳化锆(ZrC)陶瓷资料存在高熔点、高硬度、优良的力学机能、以及高导电率跟优良的抗氧化烧蚀机能，作为超高温陶瓷资料体系之一，可能作为防热资料利用于航天飞翔器以及推动体系，如航天飞机的机翼前缘、高超音速超燃冲压发念头等。ZrC陶瓷资料的晶格结构如图1所示。Zr原子形成周到的破方晶格，C原子处于晶格的八面体缝隙位置，所以ZrC的晶体结构属于典范的NaCl型面心破方结构。ZrC晶格常数a=0.46930nm，C原子跟Zr原子半径比0.481。

图1 ZrC陶瓷资料的晶格结构

为了制备粒径均匀且纯度较高的ZrC陶瓷粉体，国内外研究人员针对ZrC陶瓷粉体的制备开展了一些研究。目前对于ZrC粉体的制备方法重要有：电弧炉碳热还原法、自蔓延高温合成法、溶胶-凝胶法以及高能球磨法等。

1. 电弧炉碳热还原法

电弧炉碳热还原法是目前产业制备为有效的方法，其方法是以锆英砂或斜锆石为前驱体，进而在高温高压下通过碳热还原反应生成ZrC粉体，其反应机理为：

反应进程中应当严格把持电弧炉的温度，若反应温度过低，则导致消除的SiO较少，进而导致生成ZrC粉体中含有较多的杂质相Si跟C，进而影响ZrC粉体的纯度。采取电弧炉碳热还原法制备ZrC粉体存在设备结构简单操作简单，但其本钱较高且制备的ZrC粉体粒径较大。图2为采取ZrO2为原料，通过碳热还原反应制备的ZrC陶瓷粉体，粉体粒径均匀且标准均小于200nm。

图2 电弧炉碳热还原法制备的纳米ZrC粉体

2. 自蔓延高温合成法(SHS)

自蔓延高温合成法是一种利用反应物之间产生的高的反应热并在很短时光内合成资料的新技巧。采取自蔓延高温合成技巧制备ZrC粉体的工艺流程如图3所示：

图3 自蔓延高温合成技巧制备ZrC粉体示用意

采取自蔓延高温合成法制备陶瓷粉体存在如下特点：

反应进程利用化学反应自身放热，无需外部热源；

通过疾速主动波焚烧的自坚持反应得到所需成分跟结构的产物；

通过转变热的开释跟传输速度来把持进程的速度、温度、转化率跟产物的成分及结构。

图4 为采取自蔓延高温合成技巧制备的纳米ZrC粉体，该粉体粒径均匀。

图 4 自蔓延高温合成技巧制备的纳米ZrC粉体

3. 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法目前已成为粉末制备技巧的新范畴，是一种借助于胶体疏散系的制粉方法。该方法的基本原理为：将金属醇盐、水、醇以及必要的催化剂搅拌均匀制备均匀溶液，经过水解缩聚反应形成湿凝胶，待湿凝胶经过干燥跟热处理后形成块状粉末，继而进行机械破碎或研磨而成超细陶瓷粉末。溶胶－凝胶法存在制备粉体粒径跟成疏散布均匀，粒径小等优点。

溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体的优点有：

　　①所用原资料都是高纯度的无机盐或醇盐，避免了杂质元素的影响，故制备的陶瓷粉体纯度较高；

　　②该反应重要在液相中产生，能短时光内实现资料化学配比的正确调控，进而保障产物粒径的均匀性；

　　③该方法的反应合成温度较低，存在低本钱效应。然而该方法也存在制备周期长，操作庞杂的特点。

图5为采取溶胶-凝胶法制备的ZrC粉体。

图5 溶胶-凝胶法制备的ZrC粉体

4. 激光气相反应法

激光气相反应法是以Zr(OC4H9)4为前驱体，利用激光高温分解，先得到Zr/O/C纳米粉末，而后将其放到氩气环境中，1500℃下热处理制备出约40nm的ZrC粉末。激光气相反应法的优点是在粉末制备进程中沾染少，且颗粒大小跟化学计量比易把持，得到的粉末颗粒尺寸散布范畴很窄，生产效力高。图6为采取激光气相反应法制备的ZrC粉体。

图6为采取激光气相反应法制备的ZrC粉体

5. 高频等离子体法

高频等离子体法的制备原理为：利用高频感应线圈加热，以ZrCl4碳黑跟纳米活性Mg为原料，高纯Ar为载气，将原料载入到高温等离子体区敏捷加热到反应温度，经气相反应得到纳米级ZrC粉体。高频感应热等离子体属于无电加热，可能避免电沾染，能量密度大，反应器内温度高，且温差很大，制备进程中不须要高温处理，能有效避免颗粒团聚，有利于得到颗粒均匀疏散的超细粉体，存在良好的利用前景。但此工艺是一种新型的粉体系备技巧，实际跟工艺不成熟，产业化生产还需一段时光。

6. 高能球磨法

高能机械球磨法就是利用球磨机的转动或震动使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨跟搅拌，把混淆粉末破碎成渺小颗粒的方法。球磨进程中产生的大量缺点以致活化能降落，减小晶粒尺寸跟升高温度能有效的进步扩散率，可能使不扩散的合金元素通过机械合金化进行扩散达到合金化的目标。