由于飞行器机翼前缘和鼻锥等关键部件在飞行过程中长时间处于高超声速巡航、跨大气层飞行和大气层再入等极端环境，与大气剧烈摩擦而产生极高的温度，因而要求这些部件的材料体系能够满足高温、长寿命的使用要求。碳化物陶瓷（如TiC、SiC、ZrC等）和硼化物陶瓷（如ZrB₂、LaB₆等）凭借能够承受高达2200摄氏度的优势而成为航空航天关键热端部件的理想候选材料，低成本批量化制备满足要求的原材料一直是该领域的热点课题。

采用碳化硅陶瓷基复合材料（CMC-SiC）的燃烧室部件

燃烧合成法是近年来大规模制备碳化物和硼化物粉体采用的常用技术。该技术利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，也称自蔓延高温合成技术（SHS）。

一方面，高温燃烧法工艺简单，反应迅速、能耗低，一经引燃启动过程后就不需要对其进一步提供任何能量，且燃烧产生的高温（通常在2100~3500K以上，最高可达5000K），可将易挥发杂质排除，使产品纯度提高。但另一方面，燃烧温度过高也会导致颗粒长大的问题，不易制备纳米级粉体，同时燃烧引发的反应或燃烧波的蔓延相当快，一般为0.1～20.0cm／s，最高可达25.0cm／s，因此反应进程的控制是最大难题。

燃烧合成（自蔓延）技术流程

燃烧合成反应原理

目前的一些研究表明，在燃烧合成体系中加入稀释剂能够解决因燃烧温度过高导致颗粒长大的问题，其机理是：稀释剂的熔化和挥发吸收了反应放出的热量，有效降低了体系绝热温度；同时为反应提供液相环境增加冷却速度，从而可调控SHS反应过程，提高成核速率，抑制颗粒长大。

以该理论为基础，兰州理工大学的喇培清教授在TiO₂-C-Mg、SiO₂-C-Mg和ZrO₂-C-Mg燃烧合成体系中加入稀释剂，制备出了平均粒径最小74 nm、比表面积为15.2 m₂/g的TiC粉体；平均粒径最小28 nm、比表面积为53.2 m₂/g的SiC粉体；平均粒径最小48 nm、比表面积为19.5 m₂/g的ZrC粉体。在ZrO₂-B₂O₃-Mg体系中通过改变稀释剂的加入量调控得到平均粒度为104 nm的ZrB₂粉体。在La₂O₃-B2O₃-Mg-KCl体系中制备得到平均粒径为345 nm形貌为多面体且结晶度良好的LaB6粉体，成功实现了高纯纳米碳化物、硼化物粉体的规模化制备。

盐助燃烧合成法制备的 LaB₆ 粉体浸出后的 SEM 图，稀释剂KCL分别为：( a) 5% ; (b)15% ;(c)25% ;(d)35% ;(e)45%。随着稀释剂浓度增加，LaB₆ 粉体的平均粒径不断减小。

为了让感兴趣的小伙伴了解更多关于盐助燃烧合成技术的知识，粉体圈邀请了兰州理工大学的喇培清教授到“2023全国先进陶瓷产业创新发展（唐山）论坛”作题为《盐助燃烧合成规模化制备航天航空用高纯纳米碳化物和硼化物陶瓷材料》的报告，分享燃烧合成技术制备碳化物、硼化物的相关知识以及取得的相关成果，届时欢迎您的倾听。

报告人简介

喇培清，教授、博士生导师，省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室副主任，中国微米纳米技术学会理事、入选教育部新世纪优秀人才计划。主要从事微纳结构钢铁材料和纳米粉体规模化制备技术等研究，主持完成国家自然科学基金项目、科技部政府间科技合作项目、甘肃省揭榜挂帅、甘肃省科技重大专项、酒钢集团、金川集团、上海电气和甘肃德福新材料公司等科技项目。发表学术论文300余篇，其中SCI、EI期刊150多篇，在国际、国内大会报告、邀请报告30篇，获国家发明专利18项。获甘肃省科技进步一等奖1项、技术发明一等奖1项、自然科学二等奖1项、国家基金委优秀项目奖。

唐山先进陶瓷论坛会务组

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