低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSiO₄的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSiO4的方法，首先采用溶膠?凝膠法制備LiAlSiO4前驅(qū)體粉末，按比例混合正硅酸乙酯，乙醇，去離子水，鹽酸制取硅溶膠并磁力攪拌；然后按比例混合異丙醇鋁，去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠并攪拌；將硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液；把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠攪拌，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠中，攪拌得到LiAlSiO4溶膠，干燥、研磨后，高溫下燒結(jié)得到LiAlSiO4前驅(qū)體。然后采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlSiO4，將LiAlSiO4前驅(qū)體裝入到石墨模具中，在SPS設(shè)備中燒結(jié)，最終得到納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSiO4。該方法制備的LiAlSiO4負(fù)膨脹材料具有成本低、樣品制備速度快、納米級(jí)顆粒、密度大、負(fù)膨脹性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷L i AIS i O4的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，絕大多數(shù)材料隨著溫度的升高而膨脹，即表現(xiàn)為正的熱膨脹系數(shù)。不同材料隨溫度變化具有不同的膨脹速率，熱脹冷縮和膨脹系數(shù)失配產(chǎn)生熱沖擊常會(huì)導(dǎo)致器件疲勞、性能下降、臨時(shí)性或永久性失效甚至斷裂，帶來(lái)嚴(yán)重后果。為了解決這樣的問(wèn)題，需要制備出具有負(fù)膨脹或零膨脹的特殊材料，所謂性能，是指在某一溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，材料的體積發(fā)生收縮。負(fù)膨脹材料可以用于調(diào)控材料的膨脹系數(shù)，具有很高的研究與應(yīng)用價(jià)值，例如:可以通過(guò)與一般的正熱膨脹材料進(jìn)行復(fù)合，形成熱膨脹系數(shù)精確可控的復(fù)合材料，這種復(fù)合材料可以最大限度的減少高溫材料的內(nèi)應(yīng)力，增加材料的抗熱沖擊強(qiáng)度，徹底解決膨脹系數(shù)失配問(wèn)題，提高器件的穩(wěn)定性(特別是在極端條件下的穩(wěn)定性)，可廣泛應(yīng)用于航天材料、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、集成線路板和光學(xué)器件等精密儀器和極端條件下的器件中。
[0003]在過(guò)去的二十年中，關(guān)于負(fù)膨脹材料的研究可分為以下幾類:立方結(jié)構(gòu)的AM2O8U=Zr,Hf ,M=Mo,W)，正交結(jié)構(gòu)的Α2Μ3θ?2(Α =過(guò)渡金屬;M=W，Mo)，六方的鋰霞石LiAlSi04(P_eucryptite)，六方結(jié)構(gòu)的NaZr2P30i2家族，I丐鈦礦結(jié)構(gòu)的AM03(A = Ba，Sr，Pb;M = Ti，Zr)，反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的Mn3AN(A代表過(guò)渡金屬)，以及氰化物Zn(CN)2等材料體系。特別是β-鋰霞石LiAlS14具有高溫石英的骨架結(jié)構(gòu)，Al部分地取代Si，形成(Si，Α1)02的結(jié)構(gòu)框架。在低溫條件下，鋰離子有序地占據(jù)在由四個(gè)氧原子配位的四面體配位中心，結(jié)構(gòu)中由六個(gè)氧原子形成的配位八面體的中心是空位。在高溫下，鋰離子迀移到八面體位置，使得八面體的空位膨脹，a、b軸增加，c軸縮短，因此β_鋰霞石LiAl S14表現(xiàn)出良好的負(fù)膨脹性能。
[0004]而傳統(tǒng)制備LiAlS14的方法主要是直接燒結(jié)法，直接燒結(jié)法是將混合料直接成型后放入燒結(jié)爐里燒結(jié)到1300°C，制備LiAlS14陶瓷，形成負(fù)膨脹陶瓷材料。直接燒結(jié)法工藝比較簡(jiǎn)單，但由于混合料不能充分均勻，很難得到負(fù)膨脹性能更強(qiáng)的陶瓷材料，而且由于長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)Y(jié)，導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)顆粒較大，氣孔較多，形成大量的微裂紋，樣品的密度較低，因此亟待開(kāi)發(fā)一種成本低、樣品制備速度快、適合大規(guī)模生產(chǎn)、納米級(jí)顆粒、密度大的負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的制備方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，利用溶膠凝膠法結(jié)合SPS燒結(jié)方法制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14樣品，溶膠凝膠法是在液相條件下通過(guò)水解和縮合反應(yīng)，形成穩(wěn)定透明的溶膠，再經(jīng)陳化形成凝膠，凝膠經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)，可得到納米尺寸的粉體材料的一種方法，這種方法能夠在較低溫度下獲得組分均勻、顆粒尺寸分布較窄、純度高的納米粉體。而SPS即“放電等離子燒結(jié)”，是近年在材料領(lǐng)域興起的一種新技術(shù)。SPS燒結(jié)時(shí)通過(guò)綜合控制直流脈沖通電初期的電火花放電造成的局部高溫場(chǎng)、放電沖擊壓力、表面凈化作用、焦耳加熱以及電場(chǎng)擴(kuò)散等效果，得到極快的燒結(jié)速度，并獲得高致密度的均勻燒結(jié)體SPS燒結(jié)時(shí)是從粉體內(nèi)部自發(fā)熱作用快速升溫?zé)Y(jié)，有顯著抑制晶粒長(zhǎng)大的效果，與傳統(tǒng)燒結(jié)方法相比，SPS燒結(jié)時(shí)熱效率高、放電點(diǎn)分散、加熱均勻，故容易得到高質(zhì)量的均壓燒結(jié)體。同時(shí)目前采用溶膠凝膠法結(jié)合SPS燒結(jié)方法制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14樣品的資料鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)Y(jié)導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)顆粒較大，氣孔較多，形成大量的微裂紋，樣品的密度較低，同時(shí)材料的負(fù)膨脹性能較差的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0008](I)米用溶I父-凝I父法制備LiAlSiCU前驅(qū)體粉末:
[0009 ] A、將正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌1-5小時(shí)，正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸物質(zhì)的量之比為1:40:40:0.3，制取硅溶膠；
[0010]B、將異丙醇鋁、去離子水和鹽酸在50-95 °C攪拌3-9小時(shí)，異丙醇鋁、去離子水和鹽酸物質(zhì)的量之比為1:100:0.2，制取氧化鋁溶膠；
[0011]C、將硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液，硝酸鋰與去離子水的物質(zhì)的量之比為1:50;
[0012]D、把步驟C)制備的硝酸鋰溶液緩慢加入到步驟A)制備的硅溶膠中，攪拌1-5小時(shí)，然后把混合液加入到步驟B)制備的氧化鋁溶膠中，攪拌4-7小時(shí)得到LiAlS14溶膠；LiAlS14溶膠在50-100°C干燥6-24h獲得白色凝膠，白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒1-3小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體;
[0013](2)采用放電等離子法(SPS)制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將步驟I)中制得的LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備中燒結(jié)制備成納米負(fù)膨脹陶瓷 LiAlS14o
[0014]本發(fā)明的有益效果是:利用溶膠-凝膠法結(jié)合SPS方法實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,該方法可實(shí)現(xiàn)低溫、快速制備密度高、性能優(yōu)異的納米負(fù)膨脹LiAlS14陶瓷材料。該方法制備的LiAlS14負(fù)膨脹材料具有成本低、樣品制備速度快、納米級(jí)顆粒、密度大、負(fù)膨脹性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)施例1-5制備的納米負(fù)膨脹LiAlS14陶瓷材料的X射線衍射分析結(jié)果。
[0016]圖2為實(shí)施例3制備得到的納米負(fù)膨脹LiAlS14陶瓷材料的掃描電鏡圖片。
[0017]圖3為實(shí)施例1-5制備的納米負(fù)膨脹LiAlS14陶瓷材料的負(fù)膨脹性能結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0020](I)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TE0S，Si(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3混合正硅酸乙酯，乙醇，去離子水，鹽酸磁力攪拌2小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁，去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在油浴85°C攪拌3小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠中，攪拌I小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠中，攪拌4小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在70°C干燥6h后獲得白色凝膠，白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒2小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體。
[0021](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為50MPa，升溫速率為100 V /min，燒結(jié)溫度為700°C，保溫時(shí)間為5min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi(k。
[0022]圖1為實(shí)例I制備的樣品的X射線衍射結(jié)果，結(jié)果并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他的雜質(zhì)相的衍射峰，表明形成了純的LiAlS14t3并通過(guò)阿基米德排水法測(cè)量其體積密度，該實(shí)例制備的樣品的相對(duì)密度為94%。該結(jié)果表明樣品比較致密，內(nèi)部空洞較少。
[0023]圖3為實(shí)施例1所制備的陶瓷的相對(duì)長(zhǎng)度隨著溫度的變化曲線，該陶瓷樣品的長(zhǎng)度隨著溫度的增加而減小，表明所制備的材料為負(fù)膨脹陶瓷材料。
[0024]實(shí)施例2
[0025]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0026](I)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TE0S，Si(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3混合正硅酸乙酯，乙醇，去離子水，鹽酸，磁力攪拌2小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁，去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在油浴85°C攪拌3小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1: 50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌I小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌4小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在70°C干燥24h后獲得白色凝膠。白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒2小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體。
[0027](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為50MPa，升溫速率為100 V /min，燒結(jié)溫度為800°C，保溫時(shí)間為5min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi04。
[0028]圖1為實(shí)例2制備的樣品的X射線衍射結(jié)果，結(jié)果顯示形成了純的LiAlS14t3并通過(guò)阿基米德排水法測(cè)量其體積密度，該實(shí)例制備的樣品的相對(duì)密度為92%。樣品具有較高的相對(duì)密度表明樣品比較致密，內(nèi)部空洞較少。
[0029]圖3為實(shí)施例2所制備的陶瓷的相對(duì)長(zhǎng)度隨著溫度的變化曲線，該陶瓷樣品的長(zhǎng)度隨著溫度的增加而減小，表明所制備的材料為負(fù)膨脹陶瓷材料。
[0030]實(shí)施例3
[0031]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0032](I)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TE0S，Si(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3混合正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌2小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁、去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在油浴85°C攪拌3小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌I小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌4小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在70°C干燥15小時(shí)后獲得白色凝膠。白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒2小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體。
[0033](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為50MPa，升溫速率為100 V /min，燒結(jié)溫度為900°C，保溫時(shí)間為5min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi04。
[0034]圖1為實(shí)例3制備的樣品的X射線衍射結(jié)果，結(jié)果顯示形成了純的LiAlSi04。
[0035]圖2為實(shí)例3制備的樣品的截面形貌和表面形貌的掃描電鏡圖，從圖中可以看出制備的樣品的顆粒大小均勻，平均顆粒在720nm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)制備的樣的顆粒尺寸，同時(shí)該方法制備的樣品的空洞較少，可以顯著提高陶瓷樣品的密度，具有比較致密性，并通過(guò)阿基米德排水法測(cè)量其體積密度，該實(shí)例制備的樣品的相對(duì)密度為93%。圖3為實(shí)施例3所制備的陶瓷的相對(duì)長(zhǎng)度隨著溫度的變化曲線，該陶瓷樣品的長(zhǎng)度隨著溫度的增加而減小，表明所制備的材料為負(fù)膨脹陶瓷材料。
[0036]實(shí)施例4
[0037]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0038](I)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TE0S，Si(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3混合正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌2小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁、去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在油浴85°C攪拌3小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌I小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌4小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在70°C干燥18h后獲得白色凝膠。白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒2小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體粉末。
[0039](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為50MPa，升溫速率為100 V /min，燒結(jié)溫度為1000°C，保溫時(shí)間為5min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi04。
[0040]圖1為實(shí)例4制備的樣品的X射線衍射結(jié)果，結(jié)果顯示形成了純的LiAlS14t3并通過(guò)阿基米德排水法測(cè)量其體積密度，該實(shí)例制備的樣品的相對(duì)密度為91 % ο圖3為實(shí)施例4所制備的陶瓷的相對(duì)長(zhǎng)度隨著溫度的變化曲線，該陶瓷樣品的長(zhǎng)度隨著溫度的增加而減小，表明所制備的材料為負(fù)膨脹陶瓷材料。
[0041 ] 實(shí)施例5
[0042]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0043](I)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TE0S，Si(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3混合正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌2小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁、去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在油浴85°C攪拌3小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌I小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌4小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在70°C干燥20h后獲得白色凝膠。白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒2小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體粉末。
[0044](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為50MPa，升溫速率為100 V /min，燒結(jié)溫度為1100°C，保溫時(shí)間為5min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi(k。
[0045]圖1為實(shí)例5制備的樣品的X射線衍射結(jié)果，結(jié)果顯示形成了純的LiAlS14t3并通過(guò)阿基米德排水法測(cè)量其體積密度，該實(shí)例制備的樣品的相對(duì)密度為91 % ο圖3為實(shí)施例5所制備的陶瓷的相對(duì)長(zhǎng)度隨著溫度的變化曲線，該陶瓷樣品的長(zhǎng)度隨著溫度的增加而減小，表明所制備的材料為負(fù)膨脹陶瓷材料。
[0046]實(shí)施例6
[0047]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0048](I)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TE0S，Si(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3混合正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌5小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁、去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在95°C攪拌3小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌5小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌7小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在100°C干燥12小時(shí)后獲得白色凝膠。白色凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒3小時(shí)，得到前驅(qū)體。
[0049](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為lOOMPa，升溫速率為120°C/min，燒結(jié)溫度為1200°C，保溫時(shí)間為3min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi04。
[0050]實(shí)施例7
[0051]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0052 ] (I)采用溶膠-凝膠法方法制備的L i AIS i 04前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TEOS，S i(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌I小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁、去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在50°C攪拌9小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌I小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌4小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在50°C干燥24小時(shí)后獲得白色凝膠。凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒I小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體粉末。
[0053](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為lOMPa，升溫速率為90°C/min，燒結(jié)溫度為600°C，保溫時(shí)間為25min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi(k。
[0054]實(shí)施例8
[0055]—種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其步驟為:
[0056](I)采用溶膠-凝膠法方法制備的L i AIS i 04前驅(qū)體粉末。采用正硅酸乙酯(TEOS，S i(0(:2!15)4)，異丙醇鋁(41?，(:9!124103)和硝酸鋰(1^03)為原料。首先按物質(zhì)的量之比1:40:40:0.3正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌I小時(shí)制取硅溶膠;然后按照物質(zhì)的量之比1:100:0.2混合異丙醇鋁、去離子水和鹽酸制取氧化鋁溶膠，在50°C攪拌6小時(shí)。硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液(兩者的物質(zhì)的量之比1:50)。把硝酸鋰溶液緩慢加入到硅溶膠，攪拌4小時(shí)，然后把混合液加入到氧化鋁溶膠，攪拌6小時(shí)得到LiAlS14溶膠。溶膠在50°C干燥16小時(shí)后獲得白色凝膠。凝膠研磨后，在600°C預(yù)燒I小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體粉末。
[0057](2)采用SPS方法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備燒結(jié)。其中燒結(jié)參數(shù)為:選取壓力為lOMPa，升溫速率為90°C/min，燒結(jié)溫度為600°C，保溫時(shí)間為25min，制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi(k。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其特征在于，其步驟為: (1)采用溶膠-凝膠法制備LiAlS14前驅(qū)體粉末: A、將正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸磁力攪拌1-5小時(shí)，正硅酸乙酯、乙醇、去離子水、鹽酸物質(zhì)的量之比為1:40:40:0.3，制取硅溶膠； B、將異丙醇鋁、去離子水和鹽酸在50-95°C攪拌3-9小時(shí)，異丙醇鋁、去離子水和鹽酸物質(zhì)的量之比為1:100:0.2,制取氧化鋁溶膠； C、將硝酸鋰溶解在去離子水中制成硝酸鋰溶液，硝酸鋰與去離子水的物質(zhì)的量之比為1:50； D、把步驟C)制備的硝酸鋰溶液緩慢加入到步驟A)制備的硅溶膠中，攪拌1-5小時(shí)，然后把混合液加入到步驟B)制備的氧化鋁溶膠中，攪拌4-7小時(shí)得到LiAlS14溶膠;LiAlS14溶膠在50-100°(:干燥6-2411獲得白色凝膠，白色凝膠研磨后，在600°(:預(yù)燒1-3小時(shí)，得到LiAlS14前驅(qū)體; (2)采用放電等離子法制備負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14,將步驟I)中制得的LiAlS14前驅(qū)體粉末裝入石墨模具，在放電等離子(SPS)設(shè)備中燒結(jié)制備成納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlSi04。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫?zé)Y(jié)制備納米負(fù)膨脹陶瓷LiAlS14的方法，其特征在于，步驟(2)中燒結(jié)參數(shù)是:壓力范圍為10-100 MPa，升溫速率為90?120°C/min，燒結(jié)溫度為600-1200°C，保溫時(shí)間為3-25 min。
【文檔編號(hào)】C04B35/624GK105859272SQ201610309597
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】郝好山, 趙利敏, 程永光, 王嬌, 劉少輝
【申請(qǐng)人】河南工程學(xué)院