[发明专利]一种低温制备大块致密高纯单相Y2SiO5陶瓷块体材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及大块致密高纯单相Y₂SiO₅陶瓷材料的低温制备技术，具体为一种通过加入添加剂LiYO₂降低合成温度、提高产物纯度、稳定高温相和促进烧结的方法。

背景技术

Y₂SiO₅是一种熔点为1950℃的新型难熔陶瓷材料，因而可以作为一种新型的高温结构材料，而且由于其具有高的杨氏模量、合适的热膨胀系数及好的抗腐蚀性能，Y₂SiO₅也可做为一种优良的抗氧化保护涂层，因而在航空、航天方面有着广泛的应用前景。然而，Y₂SiO₅陶瓷在SiO₂-Y₂O₃相图中不能固溶其组分，因而获得符合严格化学计量比的单相Y₂SiO₅是非常困难的。目前采用的制备方法包括用溶胶-凝胶法制备纳米SiO₂/Y₂O₃前驱体再在1050℃左右煅烧而得到Y₂SiO₅相(材料研究通报，Mater.Res.Bull.36，1855，2001)。其缺点是前驱体昂贵、产量小及耗时长。最简单的合成方法是用混合粉末法来制备Y₂SiO₅，但是直接用SiO₂-Y₂O₃粉末混合制备在很高的合成温度(～1600℃)及很长的保温时间(～15小时)下仍然存在杂质相(材料研究杂志，J.Mat.Res.16，2251，2001)。而且至今没有Y₂SiO₅块体材料及其性能的相关报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种低温制备大块致密高纯单相Y₂SiO₅陶瓷材料的方法，通过加入添加剂LiYO₂降低合成温度、提高产物纯度、促进烧结来制备大块致密高纯单相Y₂SiO₅陶瓷材料。

本发明的技术方案是：

一种低温制备大块致密高纯单相Y₂SiO₅陶瓷材料的方法，制备过程由两步组成。先制备Y₂SiO₅陶瓷粉料，在原料Y₂O₃和SiO₂混合物中加入添加剂LiYO₂，Y₂O₃和SiO₂的摩尔比例为1∶(0.7～15)，添加剂LiYO₂的含量为Y₂O₃、SiO₂和LiYO₂总质量的0.2～10.0％，混合均匀后在高温空气电炉中进行煅烧，煅烧温度为1250℃～1600℃，煅烧时间为1～5小时，得到高纯单相Y₂SiO₅粉末。粉末经球磨得到超细粉后，再将粉料成型得到生坯进行无压烧结，烧结温度为1100～1600℃，烧结时间为0.5～2.5小时，得到致密的单相Y₂SiO₅陶瓷材料。烧结后Y₂SiO₅陶瓷材料由单相组成，无其它杂质相，密度为理论密度的85％以上，甚至可达100％。

本发明Y₂SiO₅陶瓷的制备原材料为SiO₂、Y₂O₃粉末和添加剂LiYO₂粉末，粉末粒度为0.03-50μm。

所述添加剂LiYO₂的优选加入量为Y₂O₃、SiO₂和LiYO₂总质量的0.25～8.0％。

煅烧后的粉末经行星式球磨机球磨9～２4小时，球磨罐和球磨介质均采用玛瑙材质，球磨转速为250～400转/分钟，将球磨介质与粉末分离并干燥得到平均颗粒尺寸为0.03～2微米的超细粉。