[发明专利]一种镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷的制备方法。具体是：首先采用固相反应法制得镧锶锰氧粉体；然后分别称量镧锶锰氧粉体和氧化锌铝粉体，放入行星球磨机中，混合均匀；将混合粉置于等离子活化烧结炉中进行烧结，烧结条件为：烧结温度1000～1200℃、保温时间3～15min、烧结压力10～50MPa，最后得到镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷。本发明添加半导体氧化锌铝粉体第二相，利用其优化与镧锶锰氧基体晶粒间的界面效应、导电通道以及良好的助烧作用，能够显著提升镧锶锰氧陶瓷室温附近的低场磁电阻效应，0.5T低磁场下磁电阻≥14％。同时采用等离子活化烧结工艺，实现了镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷的低温快速致密烧结(致密度>96％)。

技术领域

本发明涉及一种镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷的制备方法，具体是一种通过添加半导体氧化锌铝粉体第二相和利用等离子活化烧结工艺来提高镧锶锰氧陶瓷的烧结致密度及其低场磁电阻效应的方法。

背景技术

镧锶锰氧(La_0.7Sr_0.3MnO₃)化合物具有氧化还原催化活性、可变辐射率、庞磁电阻效应等特性，广泛应用于燃料电池、热控器件和微电子器件等技术领域。特别是其庞磁电阻效应(是指材料的电阻率在有外加磁场时发生明显变化的物理效应)，是读取高密度磁记录信息的理想手段，可用于制作磁传感、磁记录等微电子器件，实现信息存储和快速读写。

然而，镧锶锰氧的庞磁电阻效应只有在低温和高磁场的特殊条件下才比较明显，限制了它的实际应用。已有研究，一般通过在镧锶锰氧中添加导电金属或绝缘体第二相来增强其磁电阻效应。但金属由于低电阻特性，导致镧锶锰氧的电阻率变化范围不大，因而其对磁电阻效应的增强效果并不明显(0.5T低磁场下，<10％)；添加绝缘体第二相，虽能通过与镧锶锰氧相之间的自旋极化隧道效应增强磁电阻，但会使强磁电阻效应发生在更低的温度而非室温，无法满足实际应用需求。此外，镧锶锰氧陶瓷通常采用常压烧结法制备，存在烧结体致密度差(<90％)、晶粒结晶性差等问题，而且烧结温度高(＞1400℃)，难以避免两相反应，影响镧锶锰氧陶瓷的性能。为此，需要寻找一种新的第二相材料及低温致密化烧结工艺以使镧锶锰氧陶瓷在室温附近、低磁场下具有较强的磁电阻效应。

发明内容

本发明旨在提供一种镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷的制备方法，该方法通过添加半导体氧化锌铝粉体第二相和利用等离子活化烧结工艺，提高了镧锶锰氧陶瓷的烧结致密度及其低场磁电阻效应。

本发明为实现上述目的，采用以下的技术方案：

本发明提供的镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷的制备方法，是通过添加半导体氧化锌铝粉体第二相和利用等离子活化烧结工艺，提高镧锶锰氧陶瓷的烧结致密度及其低场磁电阻效应，包括以下过程：以氧化镧、氧化锰和碳酸锶粉体为原料，通过固相反应法合成镧锶锰氧粉体；然后按氧化锌铝质量添加量的不同称取镧锶锰氧粉体和氧化锌铝粉体，经球磨混合均匀后，将其置于等离子活化烧结炉中烧结，得到镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷。

本方法是以摩尔比0.35:0.3:0.1称取氧化镧、氧化锰和碳酸锶原料粉体。

所述的合成的镧锶锰氧粉体的化学成分为La_0.7Sr_0.3MnO₃，粉体粒径为78.4nm。

所述的氧化锌铝粉体为掺杂有质量10％铝的氧化锌。

所述的镧锶锰氧/氧化锌铝复相陶瓷中，氧化锌铝粉体的质量添加量为10～20％。

本方法是将镧锶锰氧/氧化锌铝混合粉体放入行星球磨机中进行球磨，球磨时间为3～6。

所述的等离子活化烧结工艺参数为：烧结温度1000～1200℃，保温时间3～15min，烧结压力10～50MPa。