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一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO<sub>3</sub>的方法

文檔序號:1848552閱讀:201來源:國知局
專利名稱:一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO<sub>3</sub>的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域,用于制備難容金屬、金屬間化合物、陶瓷材料、超硬材 料等,具體涉及一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO3的方法。
背景技術(shù)
自蔓延高溫合成(Self-propagation High-temperature Synthesis,簡寫 SHS)是 一種利用化學(xué)反應(yīng)放熱使反應(yīng)持續(xù)進行以合成新材料的新技術(shù),它具有反應(yīng)速度快、設(shè)備 簡單、操作方便等優(yōu)點。該技術(shù)自上世紀60年代以來得到了迅速的發(fā)展,并在工業(yè)生產(chǎn)中 廣泛應(yīng)用。SHS技術(shù)的另一大特點是反應(yīng)中產(chǎn)生大量的氣體,適合制備多孔材料,而要使反應(yīng) 得到致密材料,不僅取決于壓力的大小、加壓時間,還取決于其它工藝參數(shù)的選擇如壓坯密 度、燃燒速度、燃燒時間等,因此,需要找到一種有效的制備高致密SrTiO3的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO3的方法,采用的自 蔓延高溫合成(SHS)-加壓致密一體化技術(shù)制備的高密度(密度> 5. Og/cm3) SrTiO3陶瓷 材料,該方法具有反應(yīng)快、使用設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO3的方法,包括如下步驟 第一步,備料,原料采用CrO3> Ti、SrO和TiO2,將CrO3> Ti、SrO和TiO2按重量份2 3 :4 :1的比例備料,反應(yīng)方程為2Cr03+3Ti+4Sr0+TiA=4SrTi03+2Cr+Q ;選用直徑小于 70 μ m-150 μ m的原料,按上述比例混勻;
第二步,取20g-40g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為52%-57% ; 第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開 始反應(yīng),當燃燒時間為6 8s,燃燒速度為3 4mm/s時,施加160MPa MO MPa的壓力, 即可得到高致密SrTi03。本發(fā)明的有益效果為
USHS技術(shù)具有反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、操作方便、節(jié)能等優(yōu)點,采用SHS —加壓致密一 體化技術(shù)可制備高密度的SrTiO3陶瓷材料。2、本發(fā)明采用的自蔓延(SHS)-加壓致密一體化技術(shù)制備的高密度(密度> 5. 0g/cm3)SrTi03陶瓷材料的工藝參數(shù)為壓力160MPa MO MPa,壓坯密度52%_57%,燃 燒速度3 4mm/s,燃燒時間為6 8s。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述,并 且在某種程度上,基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的,或者可 以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。


圖1為SHS-加壓致密一體化裝置示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明采用SHS-加壓致密一體化技術(shù)合成制備高密度的SrTiO3陶瓷材料,反應(yīng)方程 為2Cr03+3Ti+4Sr0+TiA=4SrTi03+2Cr+Q,按如下步驟進行
第一步備料,原料采用CrO3> Ti、SrO和TiO2,將CrO3> Ti、SrO和TiO2按重量份2 3 4 1的比例備料,選用直徑小于70 μ m-150 μ m的原料,按上述比例混勻;
第二步,取20g-40g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為52%-57% ; 第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開 始反應(yīng),同時放出大量的熱,反應(yīng)絕熱溫度可達3200°C,使整個反應(yīng)在液態(tài)下完成;當燃燒 時間為6 8s,燃燒速度為3 4mm/s時,施加160MPa MOMPa的壓力,即可得到高致密 SrTiO3陶瓷材料(密度> 5. Og/cm3)。圖1為SHS-加壓致密一體化裝置示意圖,將壓坯2放入自蔓延裝置1中,由控制 裝置4控制點火裝置3和加壓,P即指壓力,壓坯2通過點火裝置3引燃并開始反應(yīng),當燃 燒時間為6 8s,燃燒速度為3 4mm/s時,由控制裝置4控制施加160MPa MOMPa的壓 力,即可得到高致密SrTiO3陶瓷材料。實施例一
本發(fā)明采用SHS-加壓致密一體化技術(shù)合成制備高密度的SrTiO3陶瓷材料,反應(yīng)方程 為2Cr03+3Ti+4Sr0+TiA=4SrTi03+2Cr+Q,按如下步驟進行
第一步備料,原料采用CrO3> Ti、SrO和TiO2,將CrO3> Ti、SrO和TiO2按重量份2 3 41的比例備料,選用直徑小于70μπι的原料,按上述比例混勻;
第二步,取20g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為52% ; 第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開 始反應(yīng),同時放出大量的熱,反應(yīng)絕熱溫度可達3200°C,使整個反應(yīng)在液態(tài)下完成;當燃燒 時間為6s,燃燒速度為3mm/s時,施加160MPa的壓力,即可得到高致密SrTiO3陶瓷材料(密 度> 5. Og/cm3)。實施例二
本發(fā)明采用SHS-加壓致密一體化技術(shù)合成制備高密度的SrTiO3陶瓷材料,反應(yīng)方程 為2Cr03+3Ti+4Sr0+TiA=4SrTi03+2Cr+Q,按如下步驟進行
第一步備料,原料采用CrO3> Ti、SrO和TiO2,將CrO3> Ti、SrO和TiO2按重量份2 3 4 1的比例備料,選用直徑小于150 μ m的原料,按上述比例混勻;
第二步,取40g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為57% ; 第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開 始反應(yīng),同時放出大量的熱,反應(yīng)絕熱溫度可達3200°C,使整個反應(yīng)在液態(tài)下完成;當燃燒 時間為8s,燃燒速度為4mm/s時,施加MOMPa的壓力,即可得到高致密SrTiO3陶瓷材料(密 度> 5. Og/cm3)。實施例三
本發(fā)明采用SHS-加壓致密一體化技術(shù)合成制備高密度的SrTiO3陶瓷材料,反應(yīng)方程 為2Cr03+3Ti+4Sr0+TiA=4SrTi03+2Cr+Q,按如下步驟進行第一步備料,原料采用CrO3> Ti、SrO和TiO2,將CrO3> Ti、SrO和TiO2按重量份2 3 4 1的比例備料,選用直徑小于100 μ m的原料,按上述比例混勻;
第二步,取30g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為55% ; 第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開 始反應(yīng),同時放出大量的熱,反應(yīng)絕熱溫度可達3200°C,使整個反應(yīng)在液態(tài)下完成;當燃燒 時間為6s,燃燒速度為3mm/s時,施加180MPa的壓力,即可得到高致密SrTiO3陶瓷材料(密 度 > 5. Og/cm3)。 最后說明的是,以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換,只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的精神和范圍,均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1. 一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO3的方法,其特征在于包括如下步驟 第一步,備料,原料采用CrO3> Ti、SrO和TiO2,將CrO3> Ti、SrO和TiO2按重量份2 3 :4 :1的比例備料,反應(yīng)方程為2Cr03+3Ti+4Sr0+TiA=4SrTi03+2Cr+Q ;選用直徑小于 70 μ m-150 μ m的原料,按上述比例混勻;第二步,取20g-40g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為52%-57% ; 第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開 始反應(yīng),當燃燒時間為6 8s,燃燒速度為3 4mm/s時,施加160MPa MO MPa的壓力, 即可得到高致密SrTi03。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自蔓延高溫合成制備高致密SrTiO3的方法,第一步,備料,將CrO3、Ti、SrO和TiO2按重量份2341的比例備料,選用直徑小于70μm-150μm的原料,按上述比例混勻;第二步,取20g-40g混合后的原料,放入模具中制成壓坯,壓坯密度為52%-57%;第三步,把上述制備好的壓坯放入SHS-加壓致密裝置中,壓坯通過點火裝置引燃并開始反應(yīng),當燃燒時間為6~8s,燃燒速度為3~4mm/s時,施加160MPa~240MPa的壓力,即可得到高致密SrTiO3。本發(fā)明具有反應(yīng)快、使用設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點。
文檔編號C04B35/47GK102126854SQ20111010088
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者張瑞珠, 楊杰, 蘇萬山, 譚群燕, 韋樂余, 齊新華 申請人:華北水利水電學(xué)院
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