[发明专利]一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及一种低热膨胀材料Fe₂W₃O₁₂及其固相烧结方法。

背景技术

材料受热膨胀导致的热应力常常会引起材料或器件的性能指标变差，如火箭在大气层快速飞行，其隔热层受热膨胀但未熔化而脱落，失去对火箭的保护作用、高温炉管由于在高温取放样品时温度剧烈变化而出现热应力导致炉管裂缝或断开、高射炮筒因发射炮弹急剧受热膨胀降低射击准确度、激光炮因热透镜效应出射光束的发散降低激光的功率等。为了减少材料的热应力，必须探索热膨胀系数为零或接近零的稳定材料。

零膨胀系数的材料不易寻找，然而，尽管自然界中大多数材料具有热胀冷缩的特性，也有一些材料在一定温度范围内显示热缩冷胀的性质，即负热膨胀，比如A₂O(A-Ag、Cu)、BiNiO₃、AVO₅(A-Nb、Ta)、ZrV₂O₇、AM₂O₈(A-Zr、Hf;M-W、Mo)、A₂M₃O₁₂(A-Y、Yb、Sc等；M-W、Mo)、CaZr₄P₆O₂₄、A(CN)₂(A-Cd、Zn)、AF_x(A-Sc、Zn;x-2、3)等等。目前，科研人员已经开始探索将负热膨胀材料与正热膨胀材料复合制备可控热膨胀系数或零膨胀材料，也有研究人员采用部分替代负热膨胀材料中部分离子来获得单一材料的近零膨胀性能，最大限度地减少材料的热应力，提高材料的抗热冲击强度。基于这些重要应用，负膨胀材料逐渐引起大家的重视。然而，负膨胀材料的研究还仍处于试验探索阶段，对于大规模实际应用，还需要解决很多问题，如产品由于相变、吸水等特性导致机械性能和负膨胀性能变差、原材料成本较高、生产工艺复杂等。

在A₂M₃O₁₂系列中，Fe₂Mo₃O₁₂较好制备，相关的研究报道很多，然而，Fe₂W₃O₁₂却报道很少。V.K.Trunov和L.M.Kovba在1966年报道，他们不能用固相法通过L₂O₃和WO₃来制备L₂(WO₄)₃(L-Fe，Cr)(V.K.Trunov,L.M.Kovba,lzv.Akad.NaukSSSR2(1966)151)。其根本原因可能是只有反应WO₃+Fe₂O₃→Fe₂WO₆在高温下很容易进行，而Fe₂W₃O₁₂用常规的制备方法很难合成出来。N.Pernicone在1969年用共沉淀法得到Fe₂W₃O₁₂与WO₃的摩尔比为1:1的混合物(J.Inorg.nucl.Chem.31(1969)3323-3324)，但是纯相的Fe₂W₃O₁₂并未制备出来。张海军等人在2008年报道用溶胶-凝胶法很难制备纯相的Fe₂W₃O₁₂(Chem.Eng.Commun.195(2008)243-255)。目前，采用固相法制备Fe₂W₃O₁₂的简易方法还未见报道。

因此，研发一种纯相Fe₂W₃O₁₂适合于工业生产的简易固相制备方法对推广应用低热膨胀材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低热膨胀材料Fe₂W₃O₁₂及其固相烧结方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：