本发明专利技术属于无机非金属材料领域，特别公开了一种负膨胀陶瓷ZrMgMo3O12的烧结合成方法。按目标产物ZrMgMo3O12中化学计量摩尔比Zr:Mg:Mo=1:1:3称取原料，采用固相法或溶胶凝胶法对原料进行预处理，然后烧结合成得到目标产物，其中烧结参数为：烧结温度700~900oC，烧结时间3~4h。本发明专利技术采用四价Zr4+和和二价Mg2+取代Y2M3O12(M--W、Mo)中三价Y3+制备出新型负热膨胀材料ZrMgMo3O12，实现减小吸水性，提高机械性能的目标。本发明专利技术采用固相法和溶胶凝胶法两种原料预处理方法制备负膨胀陶瓷ZrMgMo3O12，工艺简单，成本低，适合于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机非金属材料领域，特别涉及了一种负膨胀陶瓷ZrMgMo3O12的烧结合成方法。
技术介绍
在温度剧烈变化或变化较大的场合，由于不同材料热膨胀系数差异产生的热应力常常会引起材料或器件的性能指标变差，如热膨胀仪的系统误差、高温炉管由于温度变化大而裂缝或断开、高压输电线由于夏季温度升高而下垂从而增加辅助的线杆的拉力、空间望远镜焦距随温度变化引起成像质量下降、印刷电路板上的铜箔由于受热脱离、激光器因热透镜效应出射光束的发散、航天器隔热层脱落等。为了减少不同材料之间的热应力，必须探索热膨胀系数为零或接近零、或能够匹配的材料。自然界中大多数材料具有热胀冷缩的特性，但也有一些材料在一定温度范围内显示热缩冷胀的性质，比如ZrW2O8、ZrV2O7 J2M3O12 (M— W、Mo)及Zr2 (WO4) (PO4)2等等。目前，已有研究开始探索将负热膨胀材料与正热膨胀材料复合制备可控热膨胀系数或零膨胀材料， 以最大限度地减少高温时材料的热应力，增加材料的抗热冲击强度。基于这些重要应用，负膨胀材料逐渐引起大家的重视。然而，负膨胀材料的研究还仍处于试验探索阶段，要大规模应用，还需要解决很多问题，如产品由于相变、吸水等特性导致机械性能和负膨胀性能变差，原材料成本较高，生产工艺复杂等。Y2Mo3O12在很大温度范围(从室温到900°C)内呈稳定的正交相，显示明显的负热膨胀特性。然而，吸水性(Y2Mo3O12 · 3H20)会导致该材料的机械性能明显变差，并且只有释放3H20之后才表现出明显负膨胀特性。为了降低吸水性，探索一些阳离子取代Y3+的实验已经开始。研究发现 HfMgW3O12也具有负膨胀特性并且没有明显的吸水性，然而Hf原料的昂贵价格会限制其应用范围。因此，研发一种没有明显吸水性的、成本较低的取代Y2Mo3O12中Y3+的新型负膨胀材料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于研发一种没有明显吸水性的、成本较低的负膨胀陶瓷 ZrMgMo3O12的烧结合成方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下一种负膨胀陶瓷ZrMgMo3O12的烧结合成方法按目标产物ZrMgMo3O12中化学计量摩尔比&:Mg:Mo=l :1:3称取原料，采用固相法或溶胶凝胶法对原料进行预处理，然后烧结合成得到目标产物，其中烧结参数为烧结温度70(T900 °C，烧结时间;Γ4 h。进一步，固相法是以&02、Mg0和MoO3为原料，按目标产物ZrMgMo3O12中化学计量摩尔比&:Mg:Mo=l: 1:3称取原料，研磨混合均勻后直接或压片后，烧结合成得到目标产物。优选地，烧结温度为750 900 °C。进一步，溶胶凝胶法是以ZrOCl2 · 8H20、Mg (NO3) 2 · 2H20 和(NH4) 6Μο7024 · 4H20 为原料，按目标产物ZrMgMo3O12中化学计量摩尔比&:Mg:Mo=l: 1:3称取原料，搅拌溶解到乙二醇溶剂中并加入柠檬酸成溶液，先升温搅拌成溶胶，再升温烘干成凝胶，最后烧结合成得到目标产物，其中0. 01 mol的目标产物ZrMgMo3O12，添加0. 30 0· 45 mol的乙二醇和 0. 090 0. 125 mol的柠檬酸。较好地，烘干成凝胶之后，为形成较好的网络结构，可以先升温至30(T400 °C保温 3、h，最后再烧结。较好地，4(T60°C搅拌溶解成溶液，先升温至8(T90°C搅拌成溶胶，再升温至 120 140。C烘干成凝胶。较好地，4(T60°C搅拌广2 h溶解成溶液，先升温至8(T90°C搅拌4 6 h成溶胶，再升温至120 140°C烘干10 12 h成凝胶。本专利技术的有益效果在于1.本专利技术采用四价&4+和和二价Mg2+取代Y具O12 (M-W、Mo)中三价Y3+制备出新型负热膨胀材料ZrMgMo3O12,实现减小吸水性，提高机械性能的目标。2.本专利技术采用固相法和溶胶凝胶法两种原料预处理方法制备成本低的负膨胀陶瓷ZrMgMo3O12,工艺简单，低成本，适合于工业化生产。附图说明图1为实施例1合成的ZrMgMo3O12的XRD图谱(固相法750 0C烧结4 h)。图2为实施例2合成的ZrMgMo3O12的XRD图谱(固相法800 0C烧结4 h)。图3为实施例3合成的ZrMgMo3O12的XRD图谱(固相法900 0C烧结3 h)。图4为实施例4合成的ZrMgMo3O12的XRD图谱(溶胶凝胶法700 0C烧结4 h)。图5为实施例5合成的ZrMgMo3O12的XRD图谱(溶胶凝胶法800 0C烧结3 h)。 图6为实施例6合成的ZrMgMo3O12的XRD图谱(溶胶凝胶法900 0C烧结3 h)。图7 (a)为实施例1合成的ZrMgMo3O12的相对长度随温度的变化曲线(固相法750 °C烧结4 h)，图7(b)为实施例4合成的ZrMgMo3O12陶瓷的相对长度随温度的变化曲线(溶胶凝胶法700 °C烧结4 h)。图8 (a)为Y2Mo3O12的抗热冲击图，图8 (b)为实施例1合成的ZrMgMo3O12的抗热冲击图，图8 (c)为实施例4合成的ZrMgMo3O12的抗热冲击图。图9是吸水性对比测试的结果(a)实施例1合成的ZrMgMo3O12, (b)实施例4合成的 ZrMgMo3O12, (CK2Mo3O。具体实施例方式以下结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一地详细介绍，但本专利技术的保护范围并不局限于此。实施例1设置高温管式炉使其升温至烧结温度750 °C。4固相法制备ZrMgMo3O12陶瓷粉末，将原料&02、MgO和MoO3按化学计量摩尔比1 1 :3 称取原料，称取 0. 005 mol (0.6161 g) ZrO2、0· 005 mol (0.2016 g) MgO 和 0.015 mol (2.1591 g) MO03放到研钵内研磨2 h左右，用单轴方向压片机200 MI^a的压强下压制成直径10 mm，高10 mm的圆柱体。在750 °C烧结4 h，空气中自然降至室温。产品对应的XRD 图谱物相分析见图1，图1的XRD结果显示形成了纯的正交相ZrMgMo3O12 (XRD中没有杂质相和原料的峰)。实施例2与实施例1的不同之处在于制备ZrMgMo3O12负膨胀陶瓷时，步骤基本同实施例1，只是烧结温度为800 °C。产品对应的XRD图谱物相分析见图2，图2的XRD结果显示形成了纯的正交相ZrMgMo3O12 (XRD中没有杂质相和原料的峰)。实施例3与实施例1的不同之处在于制备ZrMgMo3O12负膨胀陶瓷时，步骤基本同实施例1，只是烧结温度为900 °C，烧结时间为3 h。产品对应的XRD图谱物相分析见图3，图3的XRD结果显示形成了纯的正交相ZrMgMo3O12 (XRD中没有杂质相和原料的峰)。实施例4设置高温管式炉使其升温至烧结温度700 °C。溶胶凝胶法制备ZrMgMo3O12 陶瓷粉末，以 ZrOCl2 · 8H20、Mg(NO3)2 · 2H20 禾口 (NH4)6Mo7O24 · 4H20为原料。按目标产物ZrMgMo3O12中化学计量摩尔比&:Mg:Mo=l 1 3称取原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁二军，宋文博，刘献省，饶凤飞，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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