[发明专利]一种负热膨胀陶瓷材料Cr2‑xScxMo3O12及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属功能材料领域，具体涉及一种负热膨胀陶瓷材料Cr_2-xSc_xMo₃O₁₂及其制备方法。

背景技术

随着温度的变化体积发生“热缩冷胀”的材料称为负热膨胀材料。近些年来随着微电子、光学和微机械等领域的器件微型化和航空航天技术的发展，材料的精确尺寸对器件的功能至关重要。而热膨胀系数不匹配产生的热应力常是器件疲劳、性能下降、失效甚至断裂和脱落的主要原因。器件尺寸往往会因工作环境温度的变化而发生变化，导致器件的性能不稳定甚至失效。负热膨胀材料的发现为解决这类问题提供了可能，可以通过将具有负热膨胀系数与正热膨胀系数的材料进行复合，以期制备各种可控热膨胀乃至零膨胀的复合材料。

负热膨胀材料主要有以下三个系列：AM₂O₇系列(A＝Zr,Hf；M＝V,P)；AM₂O₈系列(A＝Zr,Hf；M＝W,Mo)；A₂M₃O₁₂系列(A＝Sc,Yb,In,Y,等；M＝W,Mo)。虽然经过多年的研究与探索，发现了一些新的负热膨胀材料，但其负热膨胀性能都存在一定的不足。比如AM₂O₈系列负热膨胀材料在其负热膨胀相应温度范围内存在相变，会导致其热膨胀性能的突变；AM₂O₇系列的负热膨胀材料的负热膨胀在102℃以上才表现为负热膨胀。第三系列的A₂M₃O₁₂负热膨胀成员众多，负热膨胀各不相同。其中A₂M₃O₁₂负热膨胀系列材料中的Cr₂Mo₃O₁₂表现出优异的负热膨胀性能，但是其在室温下为单斜相，表现为正热膨胀，在385℃时才转变为斜方相，表现为良好的负热膨胀性能，这种热膨胀性能的突变对其应用十分不利，为了使Cr₂Mo₃O₁₂在室温以上均表现为稳定的负热膨胀性能，所以进行Sc的掺杂，探寻一种负热膨胀性能优异的新型负热膨胀材料，对其将来的实际应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在室温以上具有稳定负热膨胀性能、较大负热膨胀系数大、合成成本低、制备工艺简单的新型负热膨胀材料Cr_2-xSc_xMo₃O₁₂及其制备方法。

实现上述目的的技术解决方案是：

一种负热膨胀陶瓷材料Cr_2-xSc_xMo₃O₁₂，该材料以Sc₂O₃、Cr₂O₃和MoO₃为原料，采用固相法合成制备，其中1.3≤x≤1.5。

上述一种负热膨胀材料Cr_2-xSc_xMo₃O₁₂的制备方法，包括如下步骤：

(1)以Sc₂O₃、Cr₂O₃和MoO₃为原料，称量前将原料置于120℃的烘箱中烘干12～18h，按照一定摩尔比称量原料，在酒精中混合后球磨5～8h，将球磨混合后的原料在60～100℃真空干燥箱中烘干，然后将烘干后的混合原料放入玛瑙研钵中研磨1～2h。

(2)将步骤(1)中研磨均匀的物料在25～50MPa下冷等静压成型压片，在600～700℃预烧6～9h。