CN101029416A - 一种用于高温快速测温传感器的多晶材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比取：35％－80％的Al₂O₃；14％－59％的TiO₂；1％－46％的SiO₂；1％－5％La₂O₃或CeO₂，将各组分混合，经高温锻烧制成，本发明的一种用于高温快速测温传感器的多晶材料其熔融温度极高，热膨胀系数极低，在0～1000℃间的热膨胀系数为(1～10)×10^－6/℃，具有极好抗热冲击性，可在8秒钟内出入1600－1670℃的高温熔体不炸裂、不熔融，抗折强度为20～50MPa。同时高温下还能保持一定的电阻值，1000℃时的电阻率为3×10³～8×10⁶Ω·cm，为测温传感器扩大测量范围提供材料保证。

Description

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，涉及一种用于高温快速测温传感器的多晶材料。

背景技术

温度测量是工业、农业、国防和科研等部门及其普遍而重要的测量项目。有资料表明，温度传感器的应用最广，用量在各种传感器中位居首位，约占50％左右。在各领域中需要测量的温度范围极宽。从零下百度到零上千度，无法用一般温度计直接测量，而是使用由各种不同材料、不同测量原理制成的温度传感器。

为了保证对高温熔体(1600-1670℃)温度的快速测量，要求在测温过程中所用的材料不熔融、不炸裂，同时双孔管间保持一定的电阻值。

在现有的材料中，能够进行高温(1600℃以上)测量的材料有刚玉、莫来石，但这两种材料的热膨胀系数大，难于承受对高温熔体快速测温时的温度激变而炸裂，只能进行缓慢升温过程的温度测量；堇青石、熔融石英这样的低膨胀材料，虽能满足快速测温时不炸裂的要求，但在对高温熔体测温时常表现出局部熔融，因此只能进行1200℃以下温度的测量；部分稳定氧化锆的耐温和耐热冲击性能均能满足高温熔体快速测温时的需要，但其高温时存在氧离子电导，不能满足材料对电阻值的要求，因此也不能用于高温熔体的快速测温。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于高温快速测温传感器的多晶材料。

本发明的技术方案概述如下：

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分取：35％-80％的Al₂O₃；14％-59％的TiO₂；1％-46％的SiO₂；1％-5％La₂O₃或CeO₂，将各组分混合，经高温锻烧制成。

优选的：所述Al₂O₃为55％-68％，所述TiO₂为28％-40％，所述SiO₂为2％-12％，所述La₂O₃或CeO₂为2％-3％。

所述各组分的D₅₀为0.5～6μm，比表面积为1～5m²/c·c。

本发明的一种用于高温快速测温传感器的多晶材料其熔融温度极高，热膨胀系数极低，在0～1000℃间的热膨胀系数为(1～10)×10^-6/℃，具有极好抗热冲击性，可在8秒钟内出入1600-1670℃的高温熔体不炸裂、不熔融，抗折强度为20～50MPa。同时高温下还能保持一定的电阻值，1000℃时的电阻率为3×10³～8×10⁶Ω·cm，为测温传感器扩大测量范围提供材料保证。

附图说明

图1为本发明一种用于高温快速测温传感器的多晶材料的显微结构图。

图2为本发明一种用于高温快速测温传感器的多晶材料的XRD图。

图3为本发明一种用于高温快速测温传感器的多晶材料XPS能谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分组成：55％的Al₂O₃；40％的TiO₂；1％的SiO₂；4％La₂O₃，将各组分混合，经高温锻烧制成。

所述各组分的D₅₀为3μm，比表面积为3m²/c·c。

实施例2

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分组成：68％的Al₂O₃；28％的TiO₂；3％的SiO₂；1％CeO₂，将各组分混合，经高温锻烧制成。

所述各组分的D₅₀为0.5μm，比表面积为5m²/c·c。

实施例3

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分组成：35％的Al₂O₃；59％的TiO₂；2％的SiO₂；2％La₂O₃，将各组分混合，经高温锻烧制成。

所述各组分的D₅₀为6μm，比表面积为1m²/c·c。

实施例4

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分组成：80％的Al₂O₃；14％的TiO₂；1％的SiO₂；5％CeO₂，将各组分混合，经高温锻烧制成。

所述各组分的D₅₀为2μm，比表面积为3m²/c·c。

实施例5

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分组成：35％的Al₂O₃；14％的TiO₂；46％的SiO₂；5％La₂O₃，将各组分混合，经高温锻烧制成。

所述各组分的D₅₀为2μm，比表面积为3m²/c·c。

实施例6

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，按重量百分比由下述组分组成：55％的Al₂O₃；30％的TiO₂；12％的SiO₂；3％La₂O₃，将各组分混合，经高温锻烧制成。

所述各组分的D₅₀为2μm，比表面积为3m²/c·c。

实施例7

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，是用下述方法制成：将Al₂O₃(工业氧化铝)59.6份、TiO₂(工业钛白粉)28份、二氧化硅9.6份、氧化镧2.8份粉末混合，湿法粉磨，料∶球∶水＝1∶2∶1.5，球磨4h，料浆出磨后于90℃烘干20h，加入5％的甲基纤维素水溶液10ml造粒，造粒粉装入橡胶模具中等静压成型，成型压力为110Mpa，将成型后的坯体置于电炉中，烧成温度1470℃，保温2h，得到热膨胀系数8×10^-6/℃，体积密度3.0g/cm³，显气孔率28.8％，抗折强度24MPa，1000℃时的电阻率为6×10⁵Ω·cm.。

实施例8：

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，用下述方法制成：将Al₂O₃(工业氧化铝)57.5份、TiO₂(工业钛白粉)34份、二氧化硅5.5份、氧化铈3份混合，湿法粉磨，料∶球∶水＝1∶2∶1.5，球磨4h，料浆出磨后于90℃烘干20h，加入5％的甲基纤维素水溶液10ml造粒，造粒粉装入橡胶模具中等静压成型，成型压力为110Mpa，将成型后的坯体置于电炉中，烧成温度1470℃，保温2h。得到热膨胀系数5×10^-6/℃，体积密度2.7g/cm³，显气孔率31％，抗折强度30MPa，1000℃时的电阻率为5×10⁴Ω·cm.。

实施例9

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，用下述方法制成：将Al₂O₃(工业氧化铝)55份；TiO₂(工业钛白粉)40份；二氧化硅1份；氧化镧3份(各组分的D₅₀为3μm，比表面积为3m²/c·c)湿法粉磨，料∶球∶水＝1∶1.5∶1，球磨4h，料浆出磨后于90℃烘干20h，加入5％的甲基纤维素水溶液10ml造粒，造粒粉装入橡胶模具中等静压成型，成型压力为90Mpa，将成型后的坯体置于高温电炉中，烧成过程中在950℃保温2.5h，烧成止火温度为1470℃，保温2h。

实施例10

一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，用下述方法制成：将Al₂O₃(工业氧化铝)68份；TiO₂(工业钛白粉)28份；二氧化硅3份；氧化铈1份(各组分的D₅₀为0.5μm，比表面积为5m²/c·c)湿法粉磨，料∶球∶水＝1∶2.5∶2，球磨4h，料浆出磨后于90℃烘干20h，加入8％的聚乙烯醇水溶液10ml造粒，造粒粉装入橡胶模具中等静压成型，成型压力为150Mpa，将成型后的坯体置于高温电炉中，烧成过程中在950℃保温2.5h，烧成止火温度为1470℃，保温2h。

本发明的一种用于高温快速测温传感器的多晶材料的晶相包括：La₂O₃或CeO₂稳定的β-Al₂TiO₅、莫来石、α-Al₂O₃、Al_2.3Si_0.7O_4.85、Al₂Si₄O₁₀、AlO等，其中β-Al₂TiO₅、莫来石为主晶相，α-Al₂O₃、α-Al₂O₃、Al_2.3Si_0.7O_4.85、Al₂Si₄O₁₀、AlO等为次晶相。

Claims (3)

1.一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，其特征是按重量百分比取：35％-80％的Al₂O₃；14％-59％的TiO₂；1％-46％的SiO₂；1％-5％La₂O₃或CeO₂，将各组分混合，经高温锻烧制成。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，其特征是所述Al₂O₃为55％-68％，所述TiO₂为28％-40％，所述SiO₂为2％-12％，所述La₂O₃或CeO₂为2％-3％。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于高温快速测温传感器的多晶材料，其特征是所述各组分的D₅₀为0.5～6μm，比表面积为1～5m²/c·c。

Images