含钽树脂先驱体转变生成TaC的过程研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00973

无机材料学报

含钽树脂先驱体转变生成TaC的过程研究

李江鸿, 张红波, 熊翔, 肖鹏, 赵磊, 黄伯

中南大学粉末冶金国家重点实验室, 长沙 410083

收稿日期:2006-09-25 修回日期:2006-11-21 出版日期:2007-09-20 网络出版日期:2007-09-20

Formation Mechanism of TaC by Tantalum-contained Resin Precursor

LI Jiang-Hong, ZHANG Hong-Bo, XIONG Xiang, XIAO Peng, ZHAO Lei, HUANG Bai-Yun

The State Key Laboratory for Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China

Received:2006-09-25 Revised:2006-11-21 Published:2007-09-20 Online:2007-09-20

摘要/Abstract

摘要： 液相先驱体浸渍法制备的C/C-TaC复合材料可望提高C/C复合材料的烧蚀性能. 本研究借助XRD、SEM对含钽树脂先驱体不同温度热处理后物质的成分与形貌进行分析, 并结合钽液的DSC-TG曲线揭示了含钽树脂转变生成TaC过程的反应机理. 研究表明: 含钽树脂中钽液是作为呋喃树脂的固化剂起作用, 显著降低了呋喃树脂的固化温度, 100℃低温热处理树脂便固化, 同时钽液中的TaF₅水解生成TaO₂F. 在真空保护气氛下, 温度升高到800℃以上, 含钽树脂中的部分TaO₂F会分解成Ta2O5和气体TaF₅. 随后, Ta₂O₅在1000℃时开始被树脂炭还原化合生成颗粒尺寸<1μm的TaC颗粒. 要控制钽的损失可通过长时间低温处理(室温～100℃)和通无水氨(150～500℃)来实现.

关键词: 含钽树脂, TaC, 反应机理

Abstract: C/C-TaC composites prepared by liquid precursors are promising in improving the ablation properties of C/C composites. The formation mechanism of TaC by tantalum-contained resin precursor was investigated through the analysis of components and morphologies of tantalum-contained resin after different heat treatment by XRD and SEM together with the DSC-TG results of tantalum-contained solution. The results show that tantalum-contained solution promotes the solidification of resin. Treated at 100℃, TaF₅ will hydrolyze into TaO₂F and the resin will solidify. Treated at 800℃ in vacuum atmosphere, part of TaO₂F in tantalum-contained resin will decompose into Ta₂O₅ solid and TaF₅ gas. Then, Ta₂O₅ will be reduced and compounded by carbon into TaC with fine sizes at 1000℃. The lossof tantalum can be controlled by prolonging treatment time at lower temperatures (room temperature --100℃) and introducing anhydrous ammonia into the solution.

Key words: tantalum-contained resin, TaC, formation mechanism

中图分类号:

TB332

李江鸿,张红波,熊翔,肖鹏,赵磊,黄伯. 含钽树脂先驱体转变生成TaC的过程研究[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2007.00973.

LI Jiang-Hong,ZHANG Hong-Bo,XIONG Xiang,XIAO Peng,ZHAO Lei,HUANG Bai-Yun. Formation Mechanism of TaC by Tantalum-contained Resin Precursor[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2007.00973.

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