[发明专利]一种新型负热膨胀发光陶瓷材料HfScMo2VO12及其固相烧结合成方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种新型负热膨胀发光陶瓷材料HfScMo₂VO₁₂及其固相烧结合成方法。

背景技术

“热胀冷缩”是自然界最常见的现象之一，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，给人们的生活带来很多困扰。具有“热缩冷胀”性能的材料被定义为负热膨胀材料，负热膨胀材料的发现使研究者看到了解决由于材料的膨胀系数不同而引起的“热失配”问题的途径。因而，负热膨胀材料日益受到研究者们的广泛关注。人们希望通过研究负热膨胀（NTE）材料，将这种材料与一般的正热膨胀材料复合，从而实现复合材料的热膨胀系数可控，甚至为零。这种复合材料可以最大限度地减少材料在温度急剧变化时产生的热应力，从而增加材料的抗热冲击强度，可广泛应用于航空航天、光学、光电子精密仪器制造等领域。

负热膨胀材料的发展到现在已有几十年的时间，目前，普遍研究的氧化物负热膨胀材料主要包括LiAlSiO₄、ZrV₂O₇、ZrW₂O₈、Sc₂Mo₃O₁₂等系列，这些材料都因其特殊性能而得到广泛关注。然而针对已有材料的研究尚不完善，至今还没有得到大规模应用，原材料的选取、吸水性的影响、相变、机械性能的提高、生产工艺复杂等问题亟待解决。例如，ZrW₂O₈在室温下为亚稳相材料，在150 ℃左右发生相变，与其他材料复合时易发生分解；ZrV₂O₇在室温下为3×3×3的超晶胞结构，只有在102 ℃以上才转变为1×1×1的正常结构，表现出负热膨胀；结晶水的吸附与释放同时引起材料的巨大收缩和膨胀，使结晶的力学性能变差，制约其应用。到目前为止，所发现的负热膨胀材料种类十分有限，尤其是具有发光性能负热膨胀陶瓷的研究鲜有报道。

因此，研发一种负热膨胀性能稳定、工艺简单、适合规模化生产且具有发光性能的新型负热膨胀材料是非常必要并且具有显著意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能稳定的新型负热膨胀发光陶瓷材料HfScMo₂VO₁₂，提供该新型负热膨胀发光陶瓷材料的固相烧结合成方法则是本发明的另一个目的。

基于上述目的，本发明采用以下技术方案：一种新型负热膨胀发光陶瓷材料，其分子式为：HfScMo₂VO₁₂。

所述新型负热膨胀发光陶瓷材料的固相烧结合成方法，包括以下步骤：

（1）原料按摩尔比HfO₂：Sc₂O₃：MoO₃：V₂O₅=2：1：4：1混合并研磨均匀；

（2）将研磨均匀的原料在空气气氛中于700~800 ℃下烧结0.5 h~7 h，即得目标产物HfScMo₂VO₁₂。

进一步地，步骤（1）中，原料混合后加入无水乙醇进行研磨，能够快速均匀地将原料研磨充分。

进一步地，步骤（1）中，研磨时间为2 h，可使原料得到充分研磨。

另外，步骤（2）中，烧结前，可将混合均匀的原料进行压片处理，拿取方便。

本发明具有以下优点：

1、本发明提供的新型负热膨胀发光陶瓷材料，分子式为HfScMo₂VO₁₂，其在-130~600 ℃范围内具有稳定的负热膨胀性质，在-130~400 ^oC和30~600 ^oC温度范围内的线性膨胀系数分别为 -2.78×10^-6oC^-1 (-130 ^oC~400 ^oC) 和-3.10×10^-6oC^-1 ( 30~600 ^oC)，并且该发光陶瓷材料在330 nm或380 nm波长紫外光的激发下能发出白色荧光，具有工程应用价值。