[發明專利]一種稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法

在審

• 申請號: 202210098855.7
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114436655A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 陳吉堃;李子昂;張秀蘭
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C09K5/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法，其特征在于，通過引入與稀土鎳基氧化物可共格燒結的復合相技術，抑制稀土鎳基氧化物在周期性熱場觸發金屬絕緣體相變過程中由電子相變所引起的結構變化；與此同時通過與復合相間共格生長的化學鍵改善晶界、晶粒狀態并穩定稀土鎳基氧化物亞穩態物相，從而實現對稀土鎳基氧化物陶瓷材料的力學特性、電學穩定性的改善與增強；在上述利用復合相可以在力學改性的同時，可進一步實現對該體系材料金屬絕緣體相變特性的調控。

2.如權利要求1所述的稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法，其特征在于，所述復合方法中的母體材料是出于熱力學亞穩相狀態的RENiO₃，其中RE代表稀土元素以及兩種及以上稀土元素的混合，稀土元素包括鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，鈧(Sc)和釔(Y)；稀土混合元素包括鐠釹(Pr_xNd_1-x，0x1)、釹釤(Nd_xSm_1-x，0x1)、釤銪釓(Sm_xEu_yGd_1-x-y，0x,y,x+y1)；RENiO₃在特征溫度、特征壓力、特征電場、氫氣氣氛下可以發生多重電子相變。

3.如權利要求1所述的稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法，其特征在于，所述復合相具有以下特征：

(1)復合相物質處于熱力學穩定狀態，并可以通過常規固相反應實現其材料合成；

(2)復合相物質存在一個或一個以上的晶面與RENiO₃的特定晶面具有相同的二維晶體結構以及相近的晶格參數，晶格失配度小于5％；

(3)復合相在燒結過程中可沿RENiO₃的特定晶面共格生長，并可將RENiO₃母體材料的不同晶粒連接；

所述復合相為具有鈣鈦礦結構的氧化物，包括：稀土錳基鈣鈦礦氧化物，稀土鈷基鈣鈦礦氧化物，稀土鐵基氧化物，稀土鋁基氧化物，以及上述過渡族元素相混合的過渡族鈣鈦礦氧化物。

4.如權利要求1所述的稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法，其特征在于，為制備所述稀土鎳基氧化物復合電子相變材料，首先將RENiO₃粉體與一種或一種以上的復合相材料粉體以一定比例相混合，冷壓后在高氧壓下進行固相反應，固相反應溫度范圍為100-2000℃，氧氣壓力范圍為0.1-1000MPa；選擇上述所使用的溫度與氧氣壓力的關鍵性技術之一在于，應使得稀土鎳基氧化物亞穩相物質在其溫度-氧壓相圖中的負吉布斯自由能范圍，從而在復合燒結過程中避免處于熱力學亞穩相狀態的稀土鎳基氧化物材料物相發生分解；選擇上述所使用的溫度與氧氣壓力的關鍵性技術之一在于，應避免復合相與母體相間發生固溶反應或形成新化合物。

5.如權利要求1所述的稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法，其特征在于，復合相的材料種類選擇應遵循與RENiO₃母體物相特定晶面晶格相匹配的原則；燒結后復合相以共格的形式在處于熱力學亞穩相的RENiO₃晶粒間形成橋連結構，并起到穩定RENiO₃晶粒的亞穩態物相并抑制其在電子相變中的結構變化雙重作用。

6.如權利要求1所述的稀土鎳基氧化物電子相變材料強度的復合改性方法，其特征在于，所述復合相粉體合成工藝包括但不限于傳統固相反應合成、溶膠凝膠法法合成、共沉淀法合成、助熔劑法合成、陶瓷材料粉碎球磨；通過控制上述復合相粉體的粒徑、形貌、含量可實現其與母體材料的結合方式、共格界面形貌、以及在母體材料中的分布關系進行控制，并進一步實現對復合電子相變材料力學、電學特性的調控。