[發明專利]一種制備高性能氧化釔材料的方法

無效

• 申請號: 200910010094.X
• 申請日: 2009-01-15
• 公開（公告）號: CN101462760A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 戴文斌;王新麗;于景坤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及材料制備技術，具體為一種制備高性能氧化釔材料的方法。

背景技術：

我國是世界上氧化釔儲量最最豐富的國家。開發高性能氧化釔材料不僅能夠加大我國豐富的氧化釔資源的開發和利用，而且能夠改善我國氧化釔的生產與消費結構，增強我國與世界發達國家在新材料開發和利用上的競爭力。

氧化釔陶瓷具有熔點高、耐侵蝕等優良特性，具有廣闊的應用前景。但是，燒結溫度高、熱震性差、強度較低等缺點限制了其發展。研究表明，加入合適的添加劑不僅能夠促進材料的燒結，降低燒結溫度，而且能夠改善材料的某些性能。如通過引入添加劑和晶種等辦法，誘導等軸狀氧化鋁晶粒異向生長成為板狀或長柱狀形貌的晶粒，具有裂紋偏轉效應和晶粒拔出等效應而使氧化鋁陶瓷的斷裂韌性提高。所以加入合適的添加劑、改善材料性能是提高氧化釔材料應用程度的有效途徑。

發明內容：

本發明采用加入添加劑方法，運用合適的燒結制度1000℃-1800℃下制備棒狀、板狀或長柱狀晶粒而獲得具有強度高、熱震性好的高性能氧化釔材料。根據氧化釔來源的不同，實施方法可以分為兩種：

(1)直接燒結法

以氧化釔粉末為原料，將添加劑和氧化釔粉末混勻成型后，1300℃-1800℃下加熱即可獲得棒狀、板狀或長柱狀晶粒增強的高性能氧化釔材料：

A：氧化釔粉末：粒徑0-3mm，純度高于60％；

B：添加劑選擇：含有鎂、鍶、鈣等元素的物質，如氧化鎂、碳酸鎂、氧化鍶、氧化鈣、碳酸鈣等。物質純度高于60％；

C：添加劑加入量：含鎂、鍶、鈣等元素物質的含有量為0-40mol％；

D：燒結制度：既可采用直接加熱和冷卻的方法，也可采用低溫預熱后高溫燒結，然后低溫繼續加熱的燒結制度。其中，最高加熱溫度為1300℃-1800℃；

E：棒狀、板狀或長柱晶粒含量：可以通過改變添加劑種類和加入量以及燒結制度來控制，一般大于2vol％。

(2)兩步法

將溶于水的含釔物質和含有添加劑成分的物質溶解于水或者醇-水溶液，利用共沉淀等方法獲得納米級的粉末原料；或者采用燃燒合成法制備納米級粉末。在一定條件下將納米粉末成型后運用合適的燒結制度1000℃-1800℃下獲得棒狀、板狀或長柱狀晶粒增強的氧化釔材料：

A：含釔物質：檸檬酸釔或能夠溶于水的硝酸釔、氯化釔等物質。純度高于60％；

B：燒結助劑：含鎂、鍶、鈣等元素的物質，如硝酸鎂，硝酸鍶、硝酸鈣、氯化鈣等。純度高于60％；

C：燒結助劑添加量：含鎂、鍶、鈣等元素物質的含有量為0-40mol％；

D：納米粉末獲得方法：可以采用共沉淀法、水熱法，溶膠-凝膠法等方法，也可采用燃燒合成法；

E：燒結制度：既可采用普通燒結方法，也可采用低溫預熱后高溫燒結，然后低溫繼續加熱的燒結制度。其中，最高加熱溫度為1000℃-1800℃；

F：棒狀、板狀或長柱晶粒含量：可以通過改變添加劑種類和加入量以及燒結制度來控制，一般大于2vol％。

本發明具有如下優點：

1.在氧化釔基體里原位生成棒狀、板狀或長柱晶粒，提高材料的抗熱震性和強度；

2.可以通過改變添加劑種類和加入量以及燒結制度控制棒狀、板狀或長柱晶粒含量。

3.能夠在較低燒結溫度下制備致密且耐侵蝕的氧化釔材料，既節能環保，又提高了生產效率。

4.方法二能夠精確控制添加劑的含量，使它們非常均勻的分散，獲得納米級原料。利用該原料1000℃以上加熱后便可獲得致密氧化釔材料。

5.工藝簡單，設備投資少，有利于工業化大規模生產。

附圖說明：

圖1為加入1mol％添加劑的氧化釔材料的微觀組織。

圖2為加入5mol％添加劑的氧化釔材料的微觀組織。

具體實施方式：

下面通過實施例詳述本發明。

實施例1

以平均粒徑為1μm的氧化釔粉末為原料，添加1mol％平均粒徑為0.5μm的添加劑粉末，利用瑪瑙碾缽將原料充分混勻后，用金屬模具在100MPa的壓力下成型。然后將試樣置于MoSi₂電阻爐中1600℃加熱5h，即可獲得微觀組織如圖1所示的優棒狀晶粒增強的高強度氧化釔材料。

實施例2

在硝酸釔中添加5mol％添加劑，然后將混合試劑加入醇-水比為5:1的醇水溶液中并完全溶解。在強力攪拌的條件下，緩慢加熱至75℃后保持一段時間，然后緩慢的滴加氨水直至溶液中的pH值大于9。利用去離子水和酒精清洗后，將獲得的物質完全干燥后400℃煅燒即可獲得納米級的粉末。用金屬模具將粉末在100MPa的壓力下成型。然后將試樣置于MoSi₂電阻爐中1500℃加熱2h，即可獲得微觀組織如圖2所示的長柱狀晶粒增強的高強度氧化釔材料。