[发明专利]一种零膨胀材料

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及一种能够在-140～700℃范围内使用的零膨胀材料

背景技术

零膨胀材料具有很高的研究与实际应用价值，随着温度的变化这类材料的体积不发生变化或者变化很微弱。零膨胀材料由于热膨胀受温度影响小，具有显著的耐热冲击性能。这类材料分布很广，从日用品到航空航天领域。目前，已报道的大部分为复合材料，如：ZrW₂O₈基体复合材料(ZrO₂/ZrW₂O₈复合材料，ZrW₂O₈/水泥等)，然而这类复合材料也存在其自身的弱点，如制造工艺复杂、机械强度低等问题。文献Nature，2003，425：702报道了YbGaGe具有零膨胀性能，但是温度范围较窄(-173～25℃)；文献J.Am.Chem.Soc.，2004，126：15390报道了具有零膨胀行为的材料Fe[Co(CN)₆]，平均体热膨胀系数为-0.44×10^-5℃^-1，同样温度范围窄(-263～25℃)。所以，如何在单一相中实现零膨胀，并拓宽使用温度范围具有重要应用价值。

发明内容

本发明目的在于研究一种在更宽温度范围内具有零膨胀特性的材料，具有高温稳定，不分解特点。

一种零膨胀材料，其特征在于以PbO、TiO₂、Bi₂O₃、Fe₂O₃以及ZnO为前驱体，利用高温固相法制备(1-x-y)PbTiO₃-xBiFeO₃-yBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃(0≤x≤0.2且0<y≤0.4)粉体，按照(1-x-y)PbTiO₃-xBiFeO₃-yBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃称取符合化学剂量比的PbO、TiO₂、Bi₂O₃、Fe₂O₃以及ZnO，称量后的样品在乙醇溶液中球磨1～48小时使其充分混合，球磨后的粉体经干燥压制成片，在700～1300℃温度范围内煅烧1～24小时，煅烧后的产物在乙醇溶液中球磨1～48小时，得到的粉体再干燥压制成片，再在800～1300℃温度范围内烧结1～48小时，冷却后的成品研磨后即得到零膨胀材料(1-x-y)PbTiO₃-xBiFeO₃-yBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃。

本发明在固体氧化物(1-x-y)PbTiO₃-xBiFeO₃-yBi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃实现了零膨胀特性，零膨胀温度范围宽(-140～700℃)，该材料具有高温稳定、不分解特点，制备简易，无需大规模设备。

附图说明

图1为0.7PbTiO₃-0.3Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃化合物XRD图谱。

图2为0.7PbTiO₃-0.3Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃化合物单胞体积与温度的关系。

图3为0.6PbTiO₃-0.1BiFeO₃-0.3Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃化合物XRD图谱。

图4为0.6PbTiO₃-0.1BiFeO₃-0.3Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O₃化合物单胞体积与温度的关系。

具体实施方式

实施例一：