[发明专利]Gd2Zr2O7烧绿石基陶瓷的高温高压快速合成方法

摘要

本发明公开了一种Gd2Zr2O7烧绿石基陶瓷的高温高压快速合成方法，包括配料、研磨、干燥、干压成型和高温高压合成五个步骤。本发明在很宽的压力与温度范围内，以多元氧化物混合物为原料，同时实现了具有烧绿石结构的Gd2-xAxZr2-yByO7(0≤x≤2，0≤y≤2)化合物的合成与陶瓷的致密烧结，所需时间仅为15～30min，大大缩短了烧绿石陶瓷的制备时间，比传统技术所用的时间至少缩短100倍，提高了效率，实用性强。

主权项

一种Gd2Zr2O7烧绿石基陶瓷的高温高压快速合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配料按分子式Gd2‑xAxZr2‑yByO7(0≤x≤2，0≤y≤2)中的化学计量比取Gd2O3、ZrO2、A2O3和BO2中的两种、三种或四种粉末原料，其中元素A和B为稀土元素或者锕系元素，元素A或B的质量百分比的计算公式为 W = M k M P × 100 % 其中，Mk为x(或y)乘以元素A(或B)的相对原子量，Mp表示烧绿石结构物质Gd2‑xAxZr2‑yByO7的分子量；若x＝0和y＝0，则得到Gd2Zr2O7烧绿石基体陶瓷材料的配方，Gd2O3与ZrO2的理想化学计量比为1∶2；x的取值确定所述元素A在Gd2‑xAxZr2‑yByO7(0≤x≤2，0≤y≤2)中的质量百分比的范围；若x＝0时，则为烧绿石结构的材料Gd2Zr2‑yByO7；若x＝2，则A3+完全等价替位Gd3+，成为Gd2Zr2‑yByO7；若0＜x＜2，则A3+部分等价替位Gd3+，成为Gd2Zr2‑xByO7；y的取值确定所述元素B在Gd2‑xAxZr2‑yByO7(0≤x≤2，0≤y≤2)中的质量百分比的范围；若y＝0时，则为烧绿石结构的材料Gd2‑xAxZr2O7；若y＝2，则B4+完全等价替位Zr4+，变为Gd2‑xAxB2O7；若0＜y＜2，则B4+部分等价替位Zr4+，成为Gd2‑xAxZr2‑yByO7；2)研磨将步骤1)中的三种或两种原料粉体按照步骤1)的配方设计准确称量后，将其混合物研磨1～3小时，获得分散均匀的混合粉体，该混合粉体研磨后的粒度分布峰值控制在1～5μm；3)干燥将步骤2)所得的复合粉体经红外线、真空或普通烘箱作干燥处理；4)干压成型将混合粉体装入圆柱形钢模具中，在20～40MPa的压力下经压机压制成型为生坯；5)高温高压烧结将制成的生坯装入高熔点金属或合金或化学惰性材料的薄壁包套管中，在高温高压设备中进行高温高压固相反应，其压力范围为0.15～6GPa，温度范围为1200～1600℃，保温保压时间为15～30min，然后卸压、降温、取出制品，即制得固化具有烧绿石结构的化合物。