难熔金属及金属碳/氧化物粉体制备技术研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2023.28719

综述

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难熔金属及金属碳/氧化物粉体制备技术研究进展

魏玉鹏¹^,²^,³, 陈珊¹^,², 王雅婷¹^,², 王东新³, 于艳红¹^,², 张萌¹^,², 肖荣振¹^,²(), 朱亮¹^,², 程越伟³

^1.兰州理工大学材料科学与工程学院，兰州 730050 2．兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050
^3.西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司，石嘴山 753000
^4.稀有金属特种材料国家重点实验室，石嘴山 753000

收稿日期:2023-03-20 修回日期:2023-05-16 接受日期:2023-06-05 出版日期:2023-06-19 发布日期:2023-06-16
通讯作者: 肖荣振 E-mail:119235627@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(52262012);甘肃省教育厅创新基金(2021A-030);甘肃省优秀研究生创新之星项目(2022CXZX-400);西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司稀有金属特种材料国家重点实验室开放课题基金(SKL2021K001)

Research progress on refractory metal and metallic carbide/oxide powder preparation techniques

Yupeng WEI¹^,²^,³, Shan CHEN¹^,², Yating WANG¹^,², Dongxin WANG³, Yanhong YU¹^,², Meng ZHANG¹^,², Rongzhen XIAO¹^,²(), Liang ZHU¹^,², Yuewei CHENG³

^1.School of Materials Science and Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China
^2.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Nonferrous Metals，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China
^3.Northwest Rare Metal Materials Research Institute Ningxia Co. ，Ltd，Shizuishan 753000，China
^4.State Key Laboratory of Special Rare Metal Materials，Shizuishan 753000，China

Received:2023-03-20 Revised:2023-05-16 Accepted:2023-06-05 Online:2023-06-19 Published:2023-06-16
Contact: Rongzhen XIAO E-mail:119235627@qq.com
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52262012);Gansu Provincial Department of Education Innovation Fund Project(2021A-030);Gansu Province Excellent Graduate Student Innovation Star Project(2022CXZX-400);Project of State Key Laboratory of Special Rare Metal Materials Northwest Rare Metal Materials Research Institute Ningxia Co., Ltd(SKL2021K001)

摘要/Abstract

摘要：

难熔金属及金属碳/氧化物具有高熔点、高温稳定性、强耐腐蚀性等优异特性，在燃气叶片、电子管、火箭引擎、切削刀具、高温热元件、涡轮喷嘴等高温高压、强腐蚀性等环境下被广泛应用。本文介绍了难熔金属及金属碳/氧化物粉体的应用，梳理了难熔金属及金属碳/氧化物粉体的机械法、还原法、燃烧法、溶胶-凝胶法、水热法、微波法、沉淀法、热解法、爆炸法和等离子体法等制备工艺，并比较各种工艺在制备难熔金属及金属碳/氧化物粉体过程中的优缺点；重点评述难熔金属及金属碳/氧化物Mo、W、Ta、WC、ZrC、TiC、CeO₂、ZrO₂、Y₂O₃等粉体的研究现状，并展望了难熔粉体的发展方向，为难熔粉体的制备工艺和应用提供参考。

关键词: 难熔金属, 难熔粉体金属碳化物粉体, 金属氧化物粉体, 制备方法

Abstract:

Having such excellent properties as high melting point， high temperature stability， and strong corrosion resistance， refractory metals， metallic carbides and metallic oxides. These are widely used in high-temperature and high-pressure， strong corrosion and other environments such as gas blades， electronic tubes， rocket engines， cutting tools， high temperature thermal components， and turbine nozzles. Focusing on the preparation methods of refractory metals and metallic carbides/oxides powder， including the mechanical method， reduction method， combustion method， sol-gel method， hydrothermal method， microwave method， precipitation method， pyrolysis method， explosion method and plasma method， this paper analyzed the advantages， disadvantages and status of preparation methods such as Mo， W， Ta， WC， ZrC， TiC， CeO₂， ZrO₂ and Y₂O₃， and prospected the development status of the preparation of refractory powder based on electric explosion method to provide reference for the preparation and application of refractory powders.

Key words: refractory metals, refractory powder, metallic carbides powders, metallic oxides powders, preparation method

中图分类号:

魏玉鹏, 陈珊, 王雅婷, 王东新, 于艳红, 张萌, 肖荣振, 朱亮, 程越伟. 难熔金属及金属碳/氧化物粉体制备技术研究进展[J]. 航空学报, 2024, 45(3): 28719-028719.

Yupeng WEI, Shan CHEN, Yating WANG, Dongxin WANG, Yanhong YU, Meng ZHANG, Rongzhen XIAO, Liang ZHU, Yuewei CHENG. Research progress on refractory metal and metallic carbide/oxide powder preparation techniques[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(3): 28719-028719.

图/表 6

表1

图 1

图 2

图 3

图 4

表2

参考文献 118

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

原料	制备方法	粉体粒径	制备的粉体及形貌	参考文献
MoO₂	氢还原	2.11~3.25 μm，0.28~0.88 μm	不规则颗粒状Mo粉	［39］
MoS₂	碳热还原	0.5~2.0 μm	椭球状Mo粉	［46］
球形MoO₃	NH₃还原		球状Mo粉	［86］
纤维状MoO₃	NH₃还原		纤维状Mo粉	［86］
MoO₃	碳热还原+氢还原	400 nm	不规则颗粒状Mo粉	［109］
不规则粒状Mo粉	射频等离子体法	30 nm	球状Mo粉	［42］
不规则粒状Ta粉	射频等离子体法	17~43 μm	球状Ta粉	［110］
Ta金属丝	电爆法	15 μm	球状Ta粉	［72］
（NH₄）₆H₂W₁₂O₄₀·nH₂O	燃烧法	~100 nm	不规则颗粒状W粉	［93］
W金属丝	电爆法	21.7~25.2 nm	球状WC粉	［73］
Zr金属丝	电爆法	30.6~69.4 nm	球状ZrO₂粉	［106］
ZrCl₄	溶胶-凝胶法	~13 nm	鹅卵石状ZrO₂粉	［54］
InCl₃	水热法	70~80 nm	立方体In₂O₃粉	［111］
Ce（NO₃）₃·6H₂O	沉淀法	19 nm	球状CeO₂粉	［33］
Ce（NO₃）₃·6H₂O	沉淀法	27 nm	立方体CeO₂粉	［112］
HfCl₄	沉淀法	200~300 nm	类球状HfO₂粉	［68］

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难熔金属及金属碳/氧化物粉体制备技术研究进展

Research progress on refractory metal and metallic carbide/oxide powder preparation techniques

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Ru	太阳能吸收器^［24］
WC	催化剂载体^［25］、陶瓷涂层^［26］
TaC	电催化载体^［27］
CeO₂	低碳钢防腐蚀^［28］、碳抗氧化^［29］、防腐涂层^［30］、电容器^［31］、固体氧化物燃料电池催化剂^［32］、染料催化剂^［33］、亚甲基蓝催化剂^［34］