本發(fā)明總體地涉及含能材料，具體地涉及一種碳化鋯包覆的鋯粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、金屬燃料的添加是提高固體推進(jìn)劑燃燒效果及密度的重要方式。目前常用的金屬燃料為鋁粉，鋁粉的燃燒效率高，燃燒熱高，但其密度較低(al，2.700g·cm-3)。與之相比，zr的燃燒熱雖然低，但其密度高(zr，6.490g·cm-3)，體積熱值也與鋁粉相近。因此選用鋯粉作為金屬燃料是制備高密度固體推進(jìn)劑的趨勢(shì)之一。

2、鋯粉靜電感度高，使其超細(xì)粉體的應(yīng)用受限。為降低鋯粉的靜電感度，目前常采用高能量的碳?xì)浠衔铩⒔饘傺趸锛凹{米碳膜對(duì)其進(jìn)行包覆，但這些物質(zhì)的密度低。參考理論密度計(jì)算方式(1)，下表1列出現(xiàn)有技術(shù)中的各包覆物質(zhì)及包覆后的鋯粉的理論密度。從下表中可以看出目前采用的包覆物(表1中的序號(hào)2-9)會(huì)降低鋯粉的理論密度。姜菡雨等的實(shí)驗(yàn)也表明采用1wt％-3wt％gap制備的gap/zr復(fù)合粒子的密度為6.19g·cm-3，這比6.243g·cm-3的理論密度還低。

3、

4、表1現(xiàn)有技術(shù)中的鋯粉及鋯粉被包覆物包覆后的理論密度

5、

6、從上表1可以看出，與有機(jī)物相比，碳化鋯具有高的密度，并且耐高溫，采用高密度的碳化鋯(zrc，6.730g·cm-3)對(duì)鋯粉進(jìn)行包覆有利于維持鋯粉的高密度優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中包覆鋯粉密度低的問(wèn)題，提供一種碳化鋯包覆的鋯粉及其制備方法，以提高鋯粉密度并降低其靜電感度。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種碳化鋯包覆的鋯粉，包括鋯粉和包覆鋯粉的碳化鋯層；所述zrc層占碳化鋯包覆的鋯粉的質(zhì)量范圍為：1％-50％；包覆層厚度：≤5μm。

3、本發(fā)明還提供了上述碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，取用鋯粉和碳源混合，再將混合后的材料放入真空管式爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，后自然降溫，即得到所述碳化鋯包覆的鋯粉。

4、進(jìn)一步的，上述鋯粉純度≥95％，其粒度為d90≤50μm。

5、進(jìn)一步的，上述碳源包括無(wú)機(jī)碳源或有機(jī)碳源，其中無(wú)機(jī)碳源物質(zhì)的粒徑≤1微米。

6、進(jìn)一步的，上述無(wú)機(jī)碳源為碳粉或活性炭；所述有機(jī)碳源為苯乙烯、蔗糖、聚酰亞胺、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種。

7、進(jìn)一步的，上述鋯粉與碳源中的碳的質(zhì)量比為10:1-100:1。

8、進(jìn)一步的，上述混合方式為球磨、研磨、溶劑法包覆中的一種或多種，其中混合方式中使用的溶劑為水、乙二醇、正己烷、環(huán)己烷中的一種或多種。

9、進(jìn)一步的，上述高溫?zé)Y(jié)溫度為700℃～1400℃，保溫時(shí)間為30min～300min，燒結(jié)過(guò)程中真空管式爐中通入氬氣和/或氦氣。

10、進(jìn)一步的，上述高溫?zé)Y(jié)溫度為700℃～1400℃，保溫時(shí)間為30min～300min，燒結(jié)過(guò)程中真空管式爐中通入氫/氬混合氣，其中氫氣的體積百分含量為5％，氬氣的體積百分含量為95％，此混合氣體主要是針對(duì)碳源有機(jī)碳源的時(shí)候?yàn)榱朔乐寡鹾弯喎圻^(guò)多反應(yīng)而設(shè)計(jì)的。

11、本發(fā)明還提供了上述碳化鋯包覆的鋯粉應(yīng)用，應(yīng)用推進(jìn)劑中組分中。

12、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所公開(kāi)的高密度碳化鋯涂層鋯粉復(fù)合材料的制備方式簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)批量制備；并且可顯著提高鋯粉的密度，有利于降低固體推進(jìn)劑的體積。

技術(shù)特征：

1.一種碳化鋯包覆的鋯粉，其特征在于，包括鋯粉和包覆鋯粉的碳化鋯層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，取用鋯粉和碳源混合，再將混合后的材料放入真空管式爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，后自然降溫，即得到所述碳化鋯包覆的鋯粉。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述鋯粉純度≥95％，其粒度為d90≤50μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述碳源包括無(wú)機(jī)碳源或有機(jī)碳源，其中無(wú)機(jī)碳源物質(zhì)的粒徑≤1微米。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述無(wú)機(jī)碳源為碳粉或活性炭；所述有機(jī)碳源為苯乙烯、蔗糖、聚酰亞胺、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述鋯粉與碳源中的碳的質(zhì)量比為10:1-100:1。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述混合方式為球磨、研磨、溶劑法包覆中的一種或多種，其中混合方式中使用的溶劑為水、乙二醇、正己烷、環(huán)己烷中的一種或多種。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為700℃～1400℃，保溫時(shí)間為30min～300min，燒結(jié)過(guò)程中真空管式爐中通入氬氣和/或氦氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化鋯包覆的鋯粉的制備方法，其特征在于，所述高溫?zé)Y(jié)溫度為700℃～1400℃，保溫時(shí)間為30min～300min，燒結(jié)過(guò)程中真空管式爐中通入氫/氬混合氣，其中氫氣的體積百分含量為5％，氬氣的體積百分含量為95％。

技術(shù)總結(jié)
提供了一種碳化鋯包覆的鋯粉及其制備方法，產(chǎn)品包括鋯粉和包覆鋯粉的碳化鋯層；ZrC層占碳化鋯包覆的鋯粉的質(zhì)量范圍為：1％?50％；包覆層厚度：≤5μm。制備方法是：取用鋯粉和碳源混合，再將混合后的材料放入真空管式爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，后自然降溫，即得到碳化鋯包覆的鋯粉，其中鋯粉純度≥95％，其粒度為D<subgt;90</subgt;≤50μm；碳源包括無(wú)機(jī)碳源或有機(jī)碳源，其中無(wú)機(jī)碳源物質(zhì)的粒徑≤1微米；無(wú)機(jī)碳源為碳粉或活性炭；有機(jī)碳源為苯乙烯、蔗糖、聚酰亞胺、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂中的一種或多種；鋯粉與碳源中的碳的質(zhì)量比為10:1?100:1；高溫?zé)Y(jié)溫度為700℃～1400℃。

技術(shù)研發(fā)人員：周星,伍唯煒,于海洋,黃蕾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6