[发明专利]一种低/无吸水性负热膨胀陶瓷Y2Mo3O12及其固相烧结合成方法

说明书

技术领域

 本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及了一种新型低/无吸水性负热膨胀陶瓷Y₂Mo₃O₁₂及其固相烧结合成方法。

背景技术

不同材料热膨胀系数存在差异，并且同一材料由表面到内部的不同深度因存在热梯度导致热膨胀不同，在温度剧烈变化或变化较大的场合，不同材料之间或同一材料不同深度会产生热应力。这些热应力常常会引起材料或器件的性能指标变差，如热膨胀仪的系统误差、高温炉管由于温度变化大而出现裂缝或断开、冬季水管或水箱冻裂、高压输电线由于夏季温度升高而伸长并下垂从而增加辅助的线杆的拉力、空间望远镜焦距随温度变化引起成像质量下降、印刷电路板上的铜箔由于受热脱离、激光器因热透镜效应出射光束的发散、航天器隔热层脱落等。为了减少不同材料之间的热应力，必须探索热膨胀系数为零或接近零、或能够匹配的材料，然而零膨胀系数的材料不易寻找。目前制备近零热膨胀材料是通过对负热膨胀材料改性或将负热膨胀材料与正热膨胀材料复合来实现的。

Y₂Mo₃O₁₂是一种负热膨胀系数大、温区宽的结构稳定的具有应用前景的负热膨胀材料。然而常规的方法（比如固相法、激光快速烧结法等）制备的负热膨胀材料Y₂Mo₃O₁₂具有明显的吸水性，其负热膨胀性能只有在升高温度后完全释放水后才能表现出来，并且高温烧结的Y₂Mo₃O₁₂陶瓷块体放在空气中，因为逐步吸水陶瓷块体会慢慢裂开甚至成粉体。为了消除Y₂Mo₃O₁₂的吸水性，采用离子替代法研究较多：Fe³⁺ (Z.Y. Li, W.B. Song, E.J. Liang, J. Phys. Chem. C 115 (2011) 17806-17811), Ce³⁺ (X.S. Liu, Y.G. Cheng, E.J. Liang, M.J. Chao, Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 12848-12857), La³⁺ (H.F. Liu, X.C. Wang, Z.P. Zhang, X.B. Chen, Ceram. Int. 38 (2012) 6349-6352) 和 (LiMg)³⁺ (Y.G. Cheng, X.S. Liu, W.B. Song, B.H. Yuan, X.L. Wang, M.J. Chao, E.J. Liang, Mater. Res. Bull. 65 (2015) 273-278)。然而，替代后的结果是，吸水性消除了，但是负热膨胀现象没有表现出来，表现出来的却是正热膨胀现象。这说明，Y₂Mo₃O₁₂的吸水性消除并且表现出负热膨胀现象的问题解决仍然具有很大的挑战性。因此，研发一种没有明显吸水性的、成本较低的负热膨胀材料Y₂Mo₃O₁₂具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型低/无吸水性负热膨胀陶瓷Y₂Mo₃O₁₂及其固相烧结合成方法。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种新型低/无吸水性负热膨胀陶瓷Y₂Mo₃O₁₂，该陶瓷以Y₂O₃、MoO₃和尿素为原料，采用固相烧结合成方法制得。

进一步地，原料Y₂O₃、MoO₃摩尔比为1︰3，原料尿素的量为Y₂Mo₃O₁₂物质的量的1~7 mol%。