[发明专利]一种高性能低膨胀磷酸盐陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高性能低膨胀磷酸盐陶瓷材料的制备方法，属于低膨胀陶瓷领域。本发明的陶瓷材料为NZP族固溶体型Ca_0.5Sr_0.5Zr_4‑xSn_xP₆O₂₄磷酸盐陶瓷材料，其具有致密度高、力学性能好、抗热震性能好等优点。当0<x≤0.2时，其平均热膨胀系数为2.3~2.8×10^‑6/℃，属于低膨胀陶瓷领域。本发明采用共沉淀法制备Ca_0.5Sr_0.5Zr_4‑xSn_xP₆O₂₄陶瓷粉料，此法制备的粉体物相组成较纯，粉体粒度均匀，并且合成时间短，生产工艺简单，便于推广应用。本发明所制备的磷酸盐陶瓷材料保持了较低的热膨胀系数的同时，还具有致密度高、力学性能好、抗热震性能好等优点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高性能低膨胀磷酸盐陶瓷材料及其制备方法，属于低膨胀陶瓷领域。该低膨胀磷酸盐陶瓷材料具有致密度高、力学性能好、抗热震性能好等优点，具有良好的应用前景。

背景技术

锆磷酸钠（NaZr₂(PO₃)₄）简称NZP，其中阳离子（Na⁺、Zr⁴⁺、P⁵⁺）位置均可发生多种不同的离子取代，形成一系列相同结构衍生物，它们统称为NZP族化合物。以该化合物为粉体进一步制备成的NZP族磷酸盐陶瓷具有低热膨胀性及耐热冲击性，NZP 陶瓷材料日益受到了各领域的广泛关注，在核废料固定、航空航天、汽车工业及军事领域等方面有着相当重要的应用和研究价值。

碱金属系列的CaZr₄(PO₄)₆与SrZr₄(PO₄)₆具备相反的热膨胀各向异性，两相互溶形成的Ca_0.5Sr_0.5Zr₄(PO₄)₆陶瓷具有较低的热膨胀系数。虽然Ca_0.5Sr_0.5Zr₄P₆O₂₄磷酸盐陶瓷材料有着较低的热膨胀系数，但是其致密度较低，在正常情况下只能达到理论密度的76.7~81.1%，因此，其力学性能较差。为了提高其致密度，本专利通过掺杂部分Sn⁴⁺，形成了新型Ca_0.5Sr_0.5Zr_4-xSn_xP₆O₂₄磷酸盐陶瓷材料，在保持了较低的热膨胀系数的同时，显著提高了材料的致密度，还具有力学性能优良、高抗热震等优点，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于以Ca_0.5Sr_0.5Zr₄P₆O₂₄陶瓷为基体，由Sn⁴⁺取代部分Zr⁴⁺，从而制备一种具有低膨胀特性的Ca_0.5Sr_0.5Zr_4-xSn_xP₆O₂₄磷酸盐陶瓷材料，以及提供一种简便的Ca_0.5Sr_0.5Zr_4-xSn_xP₆O₂₄磷酸盐陶瓷材料的制备方法。