一种各向同性的制造技术

本发明专利技术公开了一种各向同性的六角

【技术实现步骤摘要】
一种各向同性的CrTe基单相零热膨胀材料


[0001]本专利技术属于零热膨胀材料制备领域，涉及一种各向同性的单相六角
CrTe
基零热膨胀材料
。

技术介绍

[0002]零热膨胀材料是指在外界温度变化过程中，材料的尺寸几乎不会发生改变的一类材料，可以有效解决材料的热失效问题，其在精密测试仪器
、
液化天然气运输罐
、
天文望远镜以及航空航天等领域具有直接的应用价值
。
目前主要商业应用的为
Fe
0.65
Ni
0.35
因瓦合金，其热膨胀系数较大，温度区间较窄
。
[0003]零热膨胀材料包括非金属材料和金属合金材料两种
。
非金属材料具有较差的导电和导热性能，这些缺点限制了其大规模应用
。
磁性金属材料在磁性转变过程中会由于交换作用力使晶格参数发生自发的伸长或缩短，引起自发磁致伸缩行为，这被称为磁体积效应
。
磁体积效应可带来材料宏观热膨胀行为的改变
。
由于磁性金属材料的磁有序过程可被灵活调控，因此利用磁体积效应来调节材料的热膨胀行为为零热膨胀材料的开发提供了新的思路
。
基于此，近年来国内外研究者已经发现了
Fe
‑
Ni、RFe2基
、Re2Fe
17
基合金和
La(Fe,Si)
13
基等磁性零热膨胀合金，但种类依旧较少，并且其中大部分材料由于不具有立方晶体结构，因此展现的零热膨胀行为为各向异性的，不利于实际应用
。
此外，通过将正热膨胀材料和负热膨胀材料机械混合来获得零热膨胀复合材料也存在不同相之间的热膨胀系数不匹配问题，容易在多次循环使用之后引起相界面的开裂和产生微裂纹，进而引起材料的失效
。
因此，面向应用，我们需要寻找设计更多各向同性的单相零热膨胀材料
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对
CrTe
基材料具有大的负热膨胀行为等缺陷，采用
Sb
元素掺杂的方法，提出了一种各向同性的六角
CrTe
基单相零热膨胀材料
。
[0005]实现本专利技术的技术方案如下：一种各向同性的六角
CrTe
基单相零热膨胀材料，用
Sb
原子替代
CrTe
材料中的
Te
原子，以原子百分比计，该零热膨胀材料化学表达式为
CrTe1‑
x
Sb
x
，
x=0.2~0.25。
[0006]较佳的，当
x
为
0.22
时，所得零热膨胀材料在较宽温区
100
‑
270K
范围内表现出各向同性的零热膨胀行为
。
[0007]较佳的，该零热膨胀材料采用粉末冶金方法制备，烧结过程为：在真空下用
10 h
从
25℃
升温至
500℃
，保温反应
24 h
，再用
10 h
升温至
900℃
，继续保温反应
120 h
，最后在冰水中进行淬火
。
[0008]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0009]1）本专利技术利用
Sb
原子替代
CrTe
材料中的
Te
原子，随着
Sb
掺杂量的增加，材料的基态磁化强度逐渐减小，居里温度逐渐降低，材料的磁体积效应减弱，自发磁致伸缩减小，使材料从负热膨胀逐步过渡到正热膨胀
。
当
x=0.22
时，材料在近室温宽温区内表现出各向同
性零热膨胀行为
。
设计提出的
CrTe
0.78
Sb
0.22
材料比分精确，首次实现了在六角结构中获得各向同性零热膨胀效应
。
[0010]2）本专利技术在掺杂
Sb
时，
CrTe
基材料仍然保持单一的六角
NiAs
型相结构，且无热滞后，这使得材料具有良好的热循环稳定性
。
附图说明
[0011]图1为
CrTe
材料和本专利技术实施例1制备的
CrTe
0.78
Sb
0.22
的室温
X
射线衍射（
XRD
）对比图
。
[0012]图2为
CrTe
，对比例1制备的
CrTe
0.9
Sb
0.1
，对比例2制备的
CrTe
0.7
Sb
0.3
材料和实施例1制备的
CrTe
0.78
Sb
0.22
的体积热膨胀行为的对比图
。
[0013]图3为本专利技术实施例1制备的
CrTe
0.78
Sb
0.22
沿
a
轴和
c
轴方向的单轴热膨胀行为图
。
[0014]图4为
CrTe
材料和本专利技术实施例1制备的
CrTe
0.78
Sb
0.22
在
5K
温度下的磁化曲线对比图
。
[0015]图5为
CrTe
材料和本专利技术实施例1制备的
CrTe
0.78
Sb
0.22
在
0.05T
磁场下的热磁曲线对比图
。
[0016]图6为本专利技术实施例1制备的
CrTe
0.78
Sb
0.22
在经历
200
次温度循环后的体积热膨胀行为图
。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此
。
[0018]需要说明的是，由于本专利技术不仅限于所述的粉末冶金制备方法
。
利用微波合成，磁控溅射等方法制备的
CrTe1‑
x
Sb
x
材料仍然呈现出单相结构，表现出良好的各向同性零热膨胀行为
。
[0019]实施例1[0020]按照
CrTe
0.78
Sb
0.22
（即
x=0.22
）化学计量比，配置金属粉末，并均匀混合，将混合粉末装于磨具中，利用压片机在
10MPa
压力下压制成规则的圆柱体，并真空封装于石英管中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种各向同性的六角
CrTe
基单相零热膨胀材料，其特征在于，以
Sb
原子替代
CrTe
材料中的部分
Te
原子，以原子百分比计，该零热膨胀材料化学表达式为
CrTe1‑
x
Sb
x
，
x=0.2~0.25。2.
如权利要求1所述的零热膨胀材料，其特征在于，以原子百分比计，该零热膨胀材料化学表达式为
CrTe1‑
x
Sb
x
，
x=0.22。3. 如权利要求1或2所述的零热膨胀材料，其特征在于，当
x=0....

【专利技术属性】
技术研发人员：史梅放，刘俊，徐锋，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：