[发明专利]锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种锶掺杂钡铁氧体/氧化锆复合陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，材料器件的小型化、集成化和多功能化成为材料领域的重要发展趋势，这就要求材料同时具备多种特性。对于无机非金属材料而言，先进陶瓷材料的结构功能一体化成为扩大其在高新技术领域中应用的关键，已受到材料领域科研人员的高度关注。在结构陶瓷中掺入磁性颗粒，形成“磁性颗粒分散相/结构陶瓷基体”的多相复合陶瓷材料，兼顾结构性能的同时，具有电磁屏蔽、防止干扰或者吸波功能。这类复合陶瓷材料在航天军工、机械工业、电子、冶金、能源等领域具有广阔的应用前景。

氧化锆陶瓷(ZrO₂)属于新型结构陶瓷，具有十分优异的力学性能，不仅在科研领域早已成为研究热点，而且在陶瓷、机械、化工、电子、能源等工业领域用作结构陶瓷、耐磨耐腐蚀陶瓷、高温电解质材料等，已经得到广泛的应用。其中，氧化钇(Y₂O₃)稳定四方多晶氧化锆材料(通常称为Y-TZP)，是氧化锆增韧陶瓷中的一种。该材料烧结温度低，内部含有高含量四方氧化锆相，起到相变增韧作用，具有极佳的室温力学性能。如果在Y-TZP基体中加入磁性颗粒分散相，将会在兼顾其优异力学性能的同时，增加其功能方面的性质，扩宽其应用领域，实现结构—功能一体化。

在众多的磁性物质中，铁氧体是一类具有广泛应用前景的磁性功能材料。铁氧体一般是指铁族元素和其它一种或几种适当的金属元素的复合氧化物；也可以理解为一种具有铁磁性的金属氧化物。铁氧体按其晶体结构又可分为三类：立方晶系尖晶石型、石榴石型和六角晶系磁铅石型。磁铅石型钡铁氧体是一种永磁材料，具有宽磁滞回线、高矫顽力、优良的磁旋特性、较强的单轴磁晶各向异性和较高的稳定性等优点，广泛用作永磁材料、微波毫米波段材料、微波吸收材料和磁记录介质等。六角钡铁氧体属于磁铅石型结构，是一种双复介质，既具有电损耗特性又具有磁损耗特性。因此钡铁氧体的开发利用是磁性材料工业中的一个重要发展方向。近年来，提高钡铁氧体的性能主要围绕两个方面，即改进方法和元素掺杂。钡铁氧体的制备方法主要有高温固相合成法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法和微乳液法等，这些方法各有其特点。其中，钡铁氧体的液相合成发展迅速，液相合成使得前驱体的均匀性和活性得到很大提高。第二个途径是元素掺杂，在元素掺杂中，对A、B位的取代都有一定的研究，用Sr²⁺和Pb²⁺离子取代Ba²⁺，可生成磁铅石结构的SrM和PbM铁氧体。适量的Ca²⁺也能取代Ba²⁺。对Fe³⁺的取代可以是A1³⁺、Ga³⁺、Cr³⁺、(Fe²⁺Ti⁴⁺)、(Co²⁺Ti⁴⁺)和一些稀土元素等。