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CN101357845A - 一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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CN101357845A
CN101357845A CNA2008101509121A CN200810150912A CN101357845A CN 101357845 A CN101357845 A CN 101357845A CN A2008101509121 A CNA2008101509121 A CN A2008101509121A CN 200810150912 A CN200810150912 A CN 200810150912A CN 101357845 A CN101357845 A CN 101357845A
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CN
China
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manganese oxide
zirconia
ceramic material
ceramic
tetragonal zirconia
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Pending
Application number
CNA2008101509121A
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English (en)
Inventor
卢亚锋
高玲
冯建情
李成山
白利锋
闫果
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Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
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Abstract

本发明提供了一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料以氧化锆为基体，以过渡金属氧化物氧化锰作为稳定剂，具体制备方法为：将称量好的氧化锆和氧化锰混合粉倒入研钵中，进行充分的研磨混合，采用单向干压法，在8～10MPa的压力下将粉料压结成一定形状的陶瓷片，将陶瓷片放入高温管式炉中烧结，使用的热处理制度为：升温速率小于300℃/h，氩气气氛下1300～1400℃保温12h～24h，然后随炉冷却。本发明工艺简单，成本低，采用固态烧结工艺制备四方氧化锆陶瓷，得到的材料具有良好的稳定性，是一种优异的结构陶瓷材料和固体电解质材料，有利于新型氧化锆陶瓷材料的应用推广。

Description

一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料及其制备方法，属于氧化锆基陶瓷技术领域。
背景技术
氧化锆(ZrO2)陶瓷具有高熔点和良好的化学稳定性，从20世纪70年代开始得到研究者的重视。在不同温度下，氧化锆主要以三种同质异形体存在，即单斜晶系(m-ZrO2)、四方晶系(t-ZrO2)和立方晶系(c-ZrO2)。纯的ZrO2在烧结冷却过程中发生四方相到单斜相的马氏体相变时伴随有3％～5％的体积变化，从而导致材料容易开裂，使得氧化锆块材在工程应用上受到限制。
为了消除相变引起的体积变化，研究发现在纯的ZrO2中加入稳定剂，在高温烧结时将形成四方相或立方相固熔体，在冷却时可以消除四方相向单斜相转变。常用的稳定剂有Y2O3、MgO、CaO、CeO2和Sc2O3等。稳定的ZrO2具有高韧性和耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于金属等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。但是，研究发现Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)在100-400℃的低温区长期使用时，材料表面向内部发生四方相到单斜相的等温相变，导致力学性能急剧下降，即发生低温性能老化。CeO2稳定的ZrO2具有较高的断裂韧度和良好的抗低温水热老化性能，不足之处是硬度和强度偏低。
同时稳定的ZrO2也是优良的氧离子导体，在固体氧化物燃料电池、氧传感器中作为固体电解质材料得到了广泛的应用。对于ZrO2固体电解质材料，目前研究较多的是YSZ。在ZrO2基的电解质材料中，掺杂效果最好的是Sc2O3掺杂的ZrO2，其电导率在1000℃时可达到0.3S·cm-1，是目前文献报道较好的8％-10％(摩尔分数)Y2O3稳定的氧化锆(8YSZ)电导率的两倍。但是大多数Sc2O3-ZrO2的材料，由于在烧结过程中形成亚稳态相，会使电导率下降很快，稳定性很差。Teighery等也对Al2O3掺杂的YSZ进行了研究，发现5％-10％(质量百分数)Al2O3的掺杂对8YSZ材料的性能有很大的改善。
常见的ZrO2稳定剂是稀土或碱土氧化物，而且只有离子半径与Zr4+半径相差不超过40％的氧化物才能作为氧化锆的稳定剂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有很好稳定性的氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料，其特征在于由以下摩尔百分数的原料组成：稳定剂10％～30％，氧化锆70％～90％，所述稳定剂为过渡金属氧化物氧化锰。
本发明的另一目的是提供一种工艺简单、成本低的制备氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料的方法，其特征在于制备过程为：首先称量氧化锆和氧化锰，将称量好的氧化锆和氧化锰混合粉倒入研钵中，进行充分的研磨混合，采用单向干压法，在8～10MPa的压力下将所述混合粉压结成陶瓷片，将所述陶瓷片放入高温管式炉中烧结，使用的热处理制度为：升温速率小于300℃/h，氩气气氛下1300～1400℃高温保温12h～24h，然后随炉冷却，即制得氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料。
本发明以氧化锆为基体，一种过渡金属氧化物氧化锰作为稳定剂，采用固态烧结法制备单一稳定剂稳定的氧化锆陶瓷。合成工艺技术条件及操作方法简明，为开发稳定氧化锆技术提供了新的思路。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、突破传统的利用稀土或碱土金属氧化物来稳定氧化锆的局限，独具特色地采用过渡金属氧化物来制备稳定氧化锆，为开发稳定氧化锆技术提供了新的思路。
2、合成工艺技术条件及操作方法简明，具有准确、高效、反应条件易控制、反应充分等特点。
3、制备的氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料的稳定性良好。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
将分析纯的ZrO2和Mn2O3按照Zr0.75Mn0.25O2-δ的化学计量比称量，将称量好的混合粉倒入研钵中，进行充分的研磨混合，使用天平称量按每份1.5g称取若干粉料，采用单向干压法，在8MPa的压力下将粉料压结成50mm×5mm×2mm的陶瓷片，将陶瓷片放入最高温度可达1600℃的高温管式炉中采用300℃/h的升温速率，在氩气气氛下，1300℃保温12h，然后随炉冷却。得到的氧化锆陶瓷经XRD检测为单一四方相。
实施例2
将分析纯的ZrO2和Mn2O3按照Zr0.8Mn0.2O2-δ的化学计量比称量，将称量好的混合粉倒入研钵中，进行充分的研磨混合，使用天平称按量每份2g称取若干粉料，采用单向干压法，在10MPa的压力下将粉料压结成50mm×5mm×3mm的陶瓷片，将陶瓷片放入高温管式炉中采用300℃/h的升温速率，在氩气气氛下，1400℃保温12h，然后随炉冷却。得到的氧化锆陶瓷经XRD检测为单一四方相。
实施例3
将分析纯的ZrO2和Mn2O3按照Zr0.75Mn0.25O2-δ的化学计量比称量，将称量好的混合粉倒入研钵中，进行充分的研磨混合，使用天平称量按每份1.5g称取若干粉料，采用单向干压法，在10MPa的压力下将粉料压结成20mm×2mm的陶瓷片，将陶瓷片放入高温管式炉中采用200℃/h的升温速率，在氩气气氛下，1300℃保温16h，然后随炉冷却。得到的氧化锆陶瓷经XRD检测为单一四方相。

Claims (2)

1.一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料，其特征在于由以下摩尔百分数的原料组成：稳定剂10％～30％，氧化锆70％～90％，所述稳定剂为过渡金属氧化物氧化锰。
2.制备如权利要求1所述的一种氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料的方法，其特征在于制备过程为：首先称量氧化锆和氧化锰，将称量好的氧化锆和氧化锰混合粉倒入研钵中，进行充分的研磨混合，采用单向干压法，在8～10MPa的压力下将所述混合粉压结成陶瓷片，将所述陶瓷片放入高温管式炉中烧结，使用的热处理制度为：升温速率小于300℃/h，氩气气氛下1300～1400℃高温保温12h～24h，然后随炉冷却，即制得氧化锰稳定的四方氧化锆陶瓷材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101870587A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 中国科学院福建物质结构研究所 一种纳米单斜相氧化锆材料及其合成方法
CN103261105A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 具有高含量氧化锆的耐火制品
CN107399969A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 张尚权 一种原位流延制备氧化锆陶瓷片的方法
CN108349817A (zh) * 2015-11-10 2018-07-31 陶瓷技术有限责任公司 抗热冲击的复合材料
CN110102291A (zh) * 2019-05-15 2019-08-09 北京化工大学 一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用
CN113929456A (zh) * 2021-09-23 2022-01-14 常州联德电子有限公司 氧化锆基高温湿度传感器材料的制备方法
CN115763842A (zh) * 2022-10-24 2023-03-07 合肥学院 一种固体氧化物燃料电池用陶瓷电极材料及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101870587A (zh) * 2009-04-24 2010-10-27 中国科学院福建物质结构研究所 一种纳米单斜相氧化锆材料及其合成方法
CN101870587B (zh) * 2009-04-24 2013-05-01 中国科学院福建物质结构研究所 一种纳米单斜相氧化锆材料及其合成方法
CN103261105A (zh) * 2010-12-16 2013-08-21 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 具有高含量氧化锆的耐火制品
CN103261105B (zh) * 2010-12-16 2016-08-03 法商圣高拜欧洲实验及研究中心 具有高含量氧化锆的耐火制品
CN108349817A (zh) * 2015-11-10 2018-07-31 陶瓷技术有限责任公司 抗热冲击的复合材料
CN107399969A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 张尚权 一种原位流延制备氧化锆陶瓷片的方法
CN110102291A (zh) * 2019-05-15 2019-08-09 北京化工大学 一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用
CN110102291B (zh) * 2019-05-15 2021-04-23 北京化工大学 一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用
CN113929456A (zh) * 2021-09-23 2022-01-14 常州联德电子有限公司 氧化锆基高温湿度传感器材料的制备方法
CN115763842A (zh) * 2022-10-24 2023-03-07 合肥学院 一种固体氧化物燃料电池用陶瓷电极材料及其制备方法

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