[发明专利]一种新型负热膨胀材料SrEr2O4-NiO-SrO及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，涉及一种负热膨胀材料及其制备方法。 

背景技术

在工程技术领域，不同材料热膨胀系数的差异，甚至同一材料由表面到内部的不同深度因存在热梯度导致的热膨胀区别，往往导致热应力。这些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、高温炉管或炉膛出现裂缝或断开、冬季水管或水箱冻裂、空间望远镜焦距随温度变化引起成像质量下降、高射炮管变形降低炮弹命中率、印刷电路板上的焊锡与铜箔脱离、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等。为了减少不同材料之间的热应力，提高元器件或者材料的温度变化的耐受力，探索热膨胀系数为零或接近零的材料就显得很有意义和很有必要。 

自然界中大多数材料具有热胀冷缩的性质，但也有一些材料在一定温度范围内显示出热缩冷胀的特性，即负热膨胀，比如A₂O(A：Ag、Cu)、BiNiO₃、AVO₅(A：Nb、Ta)、ZrV₂O₇、AM₂O₈(A：Zr、Hf; M—W、Mo)、A₂M₃O₁₂ (A：Y、Yb、Sc等； M：W、Mo)、CaZr₄P₆O₂₄、A(CN)₂(A：Cd、Zn)、AF_x(A：Sc、Zn； x：2、3)等等。目前，科研人员已经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，也有研究人员采用部分替代负热膨胀材料中部分离子来获得单一材料的近零膨胀性能，最大限度地减少材料的热应力，提高材料的抗热冲击强度。另一方面，对于负热膨胀性能强的材料也可以用于电冰箱或空调压缩机中。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，考虑到制备条件和环保等问题，可供广泛应用的材料却很少。 

因此，研究开发一种负热膨胀性能好、制备过程简单、成本较低、可供广泛应用的新型负热膨胀材料具有十分重要的意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种负热膨胀性能好、制备过程简单的新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO及其制备方法。 

为实现上述目的，本发明采取的技术如下方案。 

一种新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO，以Er₂O₃、SrCO₃/SrO/Sr(NO₃)₂、Ni₂O₃为原料，按照原子摩尔比Er∶Sr∶Ni＝1－x∶x∶1的比例采用固相法烧结合成，其中0<x<1。 

所述新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO，x优选为0.7~0.9。 

所述新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO的制备方法，包括如下步骤： 

（1）将原料按照比例进行研磨，使其混合均匀；

（2）将混合均匀的原料干燥后用压片机进行压片；

（3）将压片放入高温炉中进行烧结，高温炉首先升温至900～1000℃进行第一次烧结，烧结2~4小时，随后继续升温至1200~1400℃进行第二次烧结，烧结5~10小时；

（4）高温炉自然冷却得目标产物。

所述新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO的制备方法，步骤（1）中，原料中Er∶Sr∶Ni原子摩尔比为1－x∶x∶1，其中0<x<1。 

所述新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO的制备方法，x为0.7~0.9。 

所述新型负热膨胀材料SrEr₂O₄—NiO—SrO的制备方法，步骤（1）中，为使原料混合均匀，优选加入无水乙醇进行研磨。