[發(fā)明專利]一種原位反應制備镥硅氧粉體陶瓷材料的方法

無效

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• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102674836A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 王京陽;田志林
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/626
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發(fā)明涉及高溫功能/結構陶瓷領域，具體地說是一種原位反應制備镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料的方法。

背景技術

Lu₂SiO₅陶瓷材料是一種熔點高達2050°C的新型難熔陶瓷材料，具有高硬度、高模量、良好的介電性能和光學性能，因此可以作為一種新型的高溫結構/功能一體化陶瓷。由于在高溫時該陶瓷具有很低的熱導率、較高的抗彎強度，因此Lu₂SiO₅也是潛在的隔熱材料，在航空、航天、核工業(yè)和高溫結構件等高技術領域有廣泛的應用前景。迄今為止關于Lu₂SiO₅研究的焦點在于通過摻雜稀土元素用晶體生長的方法得到镥硅氧晶體（Journal?of?Crystal?Growth?308(2007)348–351），其主要用作閃爍晶體實現(xiàn)發(fā)光。但是通過晶體生長的方法得到的镥硅氧晶體的價格昂貴而且制備困難。而Lu₂SiO₅粉體陶瓷材料可以通過低溫制備得到，并且具有優(yōu)良的熱力學和力學性能，但是迄今為止，關于镥硅氧多晶陶瓷粉體的制備和性能鮮有報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明就是針對上述問題，提供了一種原位反應制備镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料的方法，其工藝簡單、溫度低、耗時短、節(jié)能，可以獲得高純度的镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，

采用原位反應制備镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料的方法，以氧化镥粉（Lu₂O₃）和二氧化硅粉（SiO₂）混合而成的固體粉末混合物作為原料，原位反應得到镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料，原料粉的摩爾比為Lu₂O₃∶SiO₂=1∶（0.8~1.2）。

原料粉中，氧化镥粉的純度≥99.994wt.%其粒度約為2~15μm；二氧化硅粉的純度≥99.99wt.%，其粒度約為1.5~15μm；

本發(fā)明中，獲得Lu₂SiO₅粉體陶瓷材料的粒度約為1～10μm。

本發(fā)明所述原位反應制備镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料的方法，包括如下步驟：

（1）將氧化镥粉（Lu₂O₃）和二氧化硅粉（SiO₂）混合物經球磨機球磨2~50小時，球磨介質與粉末分離后，將粉末置于烘箱中，在50~70°C下烘干，得到干燥粉末；

（2）將烘干的原料粉末裝入石墨套筒中，以5~20MPa的壓力冷壓5~30分鐘，冷壓成型，在通有氬氣保護氣氛的熱壓爐中燒結，熱壓爐以2~20°C/min的升溫速率升至1300~1650°C后保溫0.5~3小時，然后以2~15°C/min的降溫速率降至室溫，燒結好的材料經過研磨得到镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料。

步驟（1）中，球磨過程采用氮化硅球加入分析純乙醇進行常規(guī)濕磨。

步驟（1）中，球磨介質與原料粉末的分離采用過篩法，篩子的孔徑為120目。

步驟（1）中，球磨機球磨時間優(yōu)選為3~24小時。

步驟（2）中，熱壓爐的升溫速率優(yōu)選為5~20°C/min，溫度優(yōu)選升至為1400~1500°C。

步驟（2）中，降溫速率優(yōu)選為5°C/min。

步驟（2）中，反應氣氛為純度≥99.99%（體積）的氬氣。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1．本發(fā)明采用的原料簡單，以摩爾比的氧化镥粉和二氧化硅粉混合而成的固體粉末混合物作為原料。

2、本發(fā)明通過原位反應，獲得單相的镥硅氧（Lu₂SiO₅）粉體陶瓷材料。

3、本發(fā)明方法獲得的Lu₂SiO₅粉體陶瓷材料，其熔點可以達到2050°C。

附圖說明