[发明专利]一种镁铝榴石单晶体及其制备方法有效
申请号: | 201911263743.7 | 申请日: | 2019-12-11 |
公开(公告)号: | CN110904507B | 公开(公告)日: | 2021-05-25 |
发明(设计)人: | 罗首其 | 申请(专利权)人: | 罗首其 |
主分类号: | C30B29/28 | 分类号: | C30B29/28;C30B1/12 |
代理公司: | 昆明人从众知识产权代理有限公司 53204 | 代理人: | 沈艳尼 |
地址: | 617061 四*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 镁铝榴石 单晶体 及其 制备 方法 | ||
本发明公开一种镁铝榴石单晶体及其制备方法,由高纯度、纳米级轻质MgO、γ‑Al2O3和SiO2制成,经溶胶分散及有序混合、机械搅拌、脱水处理后经HPHT工艺进行高温高压合成,所得样品经红酸除杂处理,即可得到呈无色透明状的、粒度均匀的高品质镁铝榴石单晶体。该晶体结晶度95%,且各向异性好,晶体棱角清楚,晶面平整。本发明所得该镁铝榴石单晶体具有高温稳定性及耐强酸腐蚀性,可望像钇铝榴石一样用于激光窗口元件,以及用于高温工作的特殊半导体材料领域,并增加其在珠宝饰品上的商业价值。本发明首次提出了镁铝榴石的人工合成方法,并填补了以HPHT工艺合成镁铝榴石单晶体的技术空白。
技术领域
本发明属于新材料加工技术领域,涉及一种镁铝榴石单晶体及其制备方法。
背景技术
石榴石是形成于地幔的超基性岩矿,是超基性岩的标志性非稀有性矿物之一,天然石榴石在复杂多变的地质环境中难以形成组成成分固定、内部纯净、结构为单晶体的矿物,而多以硅酸盐岛状结晶方式存在,故没有特别重要的功能及过高的价值显现,所以人们还没有像研究金刚石那样去研究、制造和利用它。
镁铝榴石是石榴石中的一种,其研究和制造也常被人们忽略。目前,对镁铝榴石单晶的人工合成技术还仍空白,未见报道。
发明内容
申请人在一次实验中偶然合成了一种特殊的单晶体,经研究测定为镁铝榴石单晶体,从而填补了人工合成镁铝榴石单晶的空白。
本发明通过下列技术方案实现:一种镁铝榴石单晶体,由轻质MgO、γ-Al2O3和SiO2制成。
进一步地,一种镁铝榴石单晶体,由下列质量比的原料制成:
轻质MgO:γ-Al2O3:SiO2=(3~7):(2~6):(4~10)。
所述轻质MgO、γ-Al2O3和SiO2的纯度均≥99.5%,且粒度为20~40nm的纳米级粉末材料。
本发明的另一目的在于提供一种镁铝榴石单晶体的制备方法,经过下列各步骤:
(1)按下列质量比的原料备料:
轻质MgO:γ-Al2O3:SiO2=(3~7):(2~6):(4~10);
(2)将步骤(1)所备轻质MgO、γ-Al2O3和SiO2分别以其15~25倍质量的水进行搅拌分散,分别得到MgO分散液、Al2O3分散液和SiO2分散液;
(3)将Al2O3分散液倒入SiO2分散液中,并搅拌均匀,再加入MgO分散液,搅拌均匀后得到混合液;
(4)将步骤(3)的混合液进行搅拌;
(5)将步骤(4)的混合液进行加热蒸发,以去除水分,待蒸发完成后,继续加热至100~200℃烘焙20分钟,自然冷却后得到合成材料;
(6)将步骤(5)所得的合成材料置于坩埚中,以400~800℃恒温加热1小时,然后随炉冷却至室温;
(7)将步骤(6)所得合成材料进行高温高压(HPHT)合成,其合成温度为1200~1600℃,压力为2.5~6Gpa,保持高温高压5~60min,并在10~20min完成降温,即得到合成样品;
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