[发明专利]一种镁铝榴石单晶体及其制备方法有效

专利信息
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
【说明书】:

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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