一种负热膨胀材料TaPO5及其制备方法。采用高温固相法，原料一是以分析纯的（NH4）2HPO4与Ta2O5为原料，分别按摩尔比1.8：1至1.5:1混合后在1150℃至1300℃范围内保温10小时以上。原料二以分析纯的H3PO4与Ta2O5为原料，分别按摩尔比1.8：1至1.5:1混合后在1300℃至1500℃范围内保温1小时以上。两种原料均可得到纯的具有负热膨胀性能的TaPO5，在室温至300℃的温度范围内，本征体膨胀系数为4.86×10-5℃-1；300℃至800℃本征体膨胀系数为-6.89×10-7℃-1。在室温至383℃温度范围内，表观线膨胀系数α=9.37×10-6℃-1，383℃至800℃，表观线膨胀系数α=-1.3×10-6℃-1。该材料具有负热膨胀温度范围大，制备简单，无需大规模设备等优点。
【技术实现步骤摘要】
ー种负热膨胀材料TaPO5及其制备方法
本专利技术属于无机非金属材料领域，涉及ー种能够在室温至1300°C范围内具有负热膨胀特性的材料TaPO5。
技术介绍
负热膨胀材料是指在在一定的温度范围内，随着温度的升高，体积收缩的ー种材料。材料的热胀冷缩是电学、光学、机械、化学、物理学等领域普遍面临的问题，因此合成具有负热膨胀材料或者零膨胀材料，提高材料的抗热冲击性，延长材料的使用寿命，实现材料热膨胀性能的可控调节，具有十分广泛的应用前景。目前关于具有负膨胀特性的材料的报道较少，且大部分报道主要集中在ZrW2O8[1]及ThP2O/2]等领域。然而，同时这些报道的材料多存在制备エ艺条件复杂、负热膨胀温度范围较窄等不足。所以，通过ー种简单的制备方式，获取具有较宽负热膨胀温度范围的材料，具有更高的开发利用价值。參考文献[I]Mary T A, Evans J S 0, Vogt T, et al.Negative thermal expansion from0.3-1050Kelvin in ZrW2O8.Science, 1996，272:90 ~92.[2] Taylor D.Thermal expansion data XI1.Complexoxides: AB2O6, AB2O7, A2B2O7Plus complex aluminates, silicates and analogouscompounds.Br.Ceram.Tra`ns.J., 1988, 87 (2): 39 ~45.
技术实现思路
本专利技术目的在于提供ー种在较宽温度范围内具有负热膨胀特性的材料TaPO5及其制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现:本专利技术提出ー种负热膨胀材料TaPO5,用两种原料合成，ー是将分析纯的Ta2O5与(NH4)2HPO4按摩尔比1.8:1至1.5:1混合混合，采用固相法合成TaP05。另ー种是将分析纯的Ta2O5与H3PO4按摩尔比1.8:1至1.5:1混合混合，采用固相法合成TaP05。所述负热膨胀材料TaPO5在室温至300°C的温度范围内，本征体膨胀系数为4.86X IO^5oC ;300°C至800°C本征体膨胀系数为_6.89X 1(T7°Cヽ。负热膨胀材料TaPO5的制备方法，原料一具体制备步骤如下:(I)选取分析纯的(NH4)2HPO4与Ta2O5为原料，将(NH4)2HPO4和Ta2O5按摩尔比1.8:1至1.5:1混合，在こ醇溶液中研磨I小时使其充分混匀。(2)将上述得到的粉末干燥后在1150°C至1300°C范围内保温10小时以上，冷却后即可得到纯的具有负热膨胀性能的TaP05。原料二具体制备步骤如下(I)选取分析纯的H3PO4与Ta2O5为原料，将H3PO4和Ta2O5按摩尔比1.8:1至1.5:1混合混合。(2)将上述得到的混合物在1300°C至1500°C范围内保温I小时以上，冷却后即可得到纯的具有负热膨胀性能的TaP05。本专利技术以分析纯的(NH4)2HP04、Ta2O5和H3PO4为原料，由于(NH4) 2HP04、H3PO4在8000C以上有少量挥发，应将(NH4) 2HP04、H3PO4少许过量。本专利技术的优点在于:1.本专利技术所述负热膨胀材料TaPO5具有较高的可重复性，负热膨胀温度范国大。2.本专利技术所述的制备方法具有在较高的温度范围内稳定不分解的特点，制备简单，无需复杂设备。【附图说明】图1是原料一制备的TaPO5的X射线衍射图谱。图2是原料二制备的TaPO5的X射线衍射图谱。图3是TaPO5的本征热膨胀的单胞体积与温度的关系。 图4是TaPO5的表观线膨胀与温度的关系。具体实施方案:实施例1:称取4.42 克 Ta2O5和 3.91 克(NH4)2HPO4,使其摩尔比(NH4)2HPO4 =Ta2O5=1- 7:1，在こ醇溶液中研磨I小时使其混匀。得到的粉末干燥后，以5°C /min的升温速率升温至1250°C，保温15小吋。将所得样品于550°C退火ー小时，冷却后即可得到纯的具有负热膨胀性能的TaPO50实施例2:称取4.42克Ta2O5和2.3毫升H3PO4，使其摩尔比H3PO4 =Ta2O5=1- 7:1，混合均匀后，以5°C /min的升温速率升温至1400°C，保温1.5小吋。将所得样品于550°C退火ー小时，冷却后即可得到纯的具有负热膨胀性能的TaP05。实施例3:称取3克实施例1获得的TaPO5粉末样品，于50kN的压カ下压制成28mmX5mmX3mm的条状，放置于瓷舟中，于800°C保温24小时，即可获得致密的TaPO5条状材料。实施例2所得的TaPO5条状材料的表观线膨胀与温度的关系曲线见图3所示，表明该材料在宏观也具有良好的负热膨胀性能，在室温至383°C温度范围内，表观线膨胀系数a =9.37X IO^6oC '383°C至800°C，表观线膨胀系数a=1.3Xl(T6°Cへ并具有良好的可重复性，具有良好的应用前景。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负热膨胀材料TaPO5，其特征在于，所述负热膨胀材料TaPO5是将分析纯的（NH4）2HPO4与Ta2O5按摩尔比1.8：1至1.5:1混合，或者将分析纯的H3PO4：Ta2O5按摩尔比1.8：1至1.5:1混合，采用固相法合成。
【技术特征摘要】
1.ー种负热膨胀材料TaPO5,其特征在于，所述负热膨胀材料TaPO5是将分析纯的(NH4)2HP04与Ta2O5按摩尔比1.8:1至1.5:1混合，或者将分析纯的H3PO4 =Ta2O5按摩尔比1.8:1至1.5:1混合,米用固相法合成。2.根据权利要求1所述的负热膨胀材料TaPO5,其特征在干，所述负热膨胀材料TaPO5在室温至300°C的温度范围内，本征体膨胀系数为4.86X 10_5°C ―1 ;300°C至800°C本征体膨胀系数为-6.89 X IO^7oC3.根据权利要求1或2所述的ー种负热膨胀材料TaPO5的制备方法，其特征在于:原料一包括以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓金侠，田城，陈骏，于然波，邢献然，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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