[发明专利]一种可调节负热膨胀系数的材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种获得低负热膨胀系数及近零膨胀行为的材料的方法，所述材料的热膨胀系数范围为+8.0×10^-7/K至-3.9×10^-6/K，所述材料的化学组成为Mn_1-xIn_xCoGe、MnCo_1-yIn_yGe、MnCoGe_1-zIn_z、MnCoGe_1-w、MnCo_1-vCr_vGe、Mn_1-uFe_uNiGe或者MnNi_1-tFe_tGe，其中，0.01≤x≤0.03，0.015≤y≤0.03，0.01≤z≤0.015，0.01≤w≤0.04，0.01≤v≤0.03，0.08≤u≤0.26，0.10≤t≤0.27；其中，所述方法包括通过高能球磨控制材料的粒径为0.3～2μm，同时实现在材料中引入具有正膨胀行为的非晶结构，补偿材料的负膨胀行为，以使材料获得低负热膨胀系数及近零膨胀行为。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料的负热膨胀的温度区间为80～350K。

3.根据权利要求1或2所述的方法，该方法包括如下步骤：

1)按化学式配制原料；

2)将步骤1)中配制好的原料放入电弧炉中，抽真空，并在真空环境下熔炼，获得合金锭；

3)将步骤2)熔炼好的合金锭在真空状态下退火，然后自然冷却，从而制备出具有所述化学组成的合金材料；

4)将步骤3)制得的合金材料进行高能球磨，得到粒径为0.3～2μm的颗粒，同时引入残余应力和缺陷。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述高能球磨的条件包括：球料质量比1～20:1，球磨时间为1分钟～150小时。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤3)的退火温度为700～900℃，退火时间为4～10天，真空度不小于10^-4Pa。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：

5)将步骤4)制得的材料粉末与有机粘结剂混合均匀，再滴入有机溶剂搅拌均匀，然后放入烘箱烘干；

6)向烘干后的材料中加入固化剂，混合均匀，然后制成压片，并进行固化。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述步骤5)中，所述有机粘结剂的质量为材料粉末质量的1～20％。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述步骤6)中，所述固化剂的质量为步骤5)中有机粘结剂质量的8～15％。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤6)中施加的压力为0.1～3GPa，压制时间为1～30分钟；固化温度为100～300摄氏度，固化时间为20分钟到2小时，固化真空度小于1×10^-3Pa。