CN105198001B - 一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法 - Google Patents

一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105198001B
CN105198001B CN201510744103.3A CN201510744103A CN105198001B CN 105198001 B CN105198001 B CN 105198001B CN 201510744103 A CN201510744103 A CN 201510744103A CN 105198001 B CN105198001 B CN 105198001B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermal expansion
solid
low thermal
expansion material
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510744103.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105198001A (zh
Inventor
刘献省
张伟风
王磊
杨光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University
Original Assignee
Henan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University filed Critical Henan University
Priority to CN201510744103.3A priority Critical patent/CN105198001B/zh
Publication of CN105198001A publication Critical patent/CN105198001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105198001B publication Critical patent/CN105198001B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于无机非金属材料技术领域，特别公开了一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法。以Fe2O3和WO3为原料，MoO3为催化剂，按目标产物Fe2W3O12中化学计量摩尔比Fe:W=2:3称取原料，研磨混合均匀后，直接或压片后1000~1020℃烧结合成5~8 h得到目标产物。本发明采用MoO3为催化剂，固相法制备出低热膨胀材料Fe2W3O12，工艺简单，低成本，适合于工业化生产。

Description

一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法。
背景技术
材料受热膨胀导致的热应力常常会引起材料或器件的性能指标变差，如火箭在大气层快速飞行，其隔热层受热膨胀但未熔化而脱落，失去对火箭的保护作用、高温炉管由于在高温取放样品时温度剧烈变化而出现热应力导致炉管裂缝或断开、高射炮筒因发射炮弹急剧受热膨胀降低射击准确度、激光炮因热透镜效应出射光束的发散降低激光的功率等。为了减少材料的热应力，必须探索热膨胀系数为零或接近零的稳定材料。
零膨胀系数的材料不易寻找，然而，尽管自然界中大多数材料具有热胀冷缩的特性，也有一些材料在一定温度范围内显示热缩冷胀的性质，即负热膨胀，比如A2O(A-Ag、Cu)、BiNiO3、AVO5(A-Nb、Ta)、ZrV2O7、AM2O8(A-Zr、Hf; M-W、Mo)、A2M3O12 (A-Y、Yb、Sc等； M-W、Mo)、CaZr4P6O24、A(CN)2(A-Cd、Zn)、AF x (A-Sc、Zn; x -2、3)等等。目前，科研人员已经开始探索将负热膨胀材料与正热膨胀材料复合制备可控热膨胀系数或零膨胀材料，也有研究人员采用部分替代负热膨胀材料中部分离子来获得单一材料的近零膨胀性能，最大限度地减少材料的热应力，提高材料的抗热冲击强度。基于这些重要应用，负膨胀材料逐渐引起大家的重视。然而，负膨胀材料的研究还仍处于试验探索阶段，对于大规模实际应用，还需要解决很多问题，如产品由于相变、吸水等特性导致机械性能和负膨胀性能变差、原材料成本较高、生产工艺复杂等。
在A2M3O12系列中，Fe2Mo3O12较好制备，相关的研究报道很多，然而，Fe2W3O12却报道很少。V. K. Trunov和L. M. Kovba在1966年报道，他们不能用固相法通过L2O3和WO3来制备L2(WO4)3 (L- Fe，Cr) (V. K. Trunov, L. M. Kovba, lzv. Akad. Nauk SSSR 2(1966) 151)。其根本原因可能是只有反应WO3 + Fe2O3 → Fe2WO6在高温下很容易进行，而Fe2W3O12用常规的制备方法很难合成出来。N. Pernicone在1969年用共沉淀法得到Fe2W3O12与WO3的摩尔比为1:1的混合物 (J. Inorg. nucl. Chem. 31 (1969) 3323-3324)，但是纯相的Fe2W3O12并未制备出来。张海军等人在2008年报道用溶胶-凝胶法很难制备纯相的Fe2W3O12 (Chem. Eng. Commun. 195 (2008) 243-255)。目前，采用固相法制备Fe2W3O12的简易方法还未见报道。
因此，研发一种纯相Fe2W3O12适合于工业生产的简易固相制备方法对推广应用低热膨胀材料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种低热膨胀材料Fe2W3O12，该低热膨胀材料以Fe2O3和WO3为原料，MoO3为催化剂，采用固相烧结合成方法制得。
进一步地，原料Fe2O3和WO3的摩尔比为1:3，催化剂MoO3的量为所用WO3摩尔量的3-7%。
上述的低热膨胀材料Fe2W3O12的固相烧结方法，包括如下步骤：（1）按比例称取Fe2O3和WO3，加入催化剂MoO3，研磨混合均匀；（2）将步骤（1）中混合均匀的物料直接烧结或压片后烧结，自然冷却得目标产物，即低热膨胀材料Fe2W3O12；其中，烧结条件为：温度为1000-1020℃，时间为5-8 h，压强为常压，气氛为空气。
本发明的有益效果：
1. 本发明采用以Fe2O3和WO3为原料，MoO3为催化剂，制备出新型低热膨胀材料Fe2W3O12。
2. 本发明采用固相法烧结，工艺简单，低成本，适合于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1合成的Fe2W3O12的XRD图谱(3mol% MoO3, 1000℃, 5h)。
图2为实施例2合成的Fe2W3O12的XRD图谱(3mol% MoO3, 1020℃, 5 h)。
图3为实施例3合成的Fe2W3O12的XRD图谱(5mol% MoO3, 1000℃, 5 h)。
图4为实施例4合成的Fe2W3O12的XRD图谱(5mol% MoO3, 1020℃, 5 h)。
图5为实施例5合成的Fe2W3O12的XRD图谱(7mol% MoO3, 1000℃, 5 h)。
图6为实施例1和3所制备的Fe2W3O12的相对长度随温度的变化曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
低热膨胀材料Fe2W3O12的固相烧结方法，步骤如下：
将原料Fe2O3和WO3为原料按化学计量摩尔比1:3称取，按WO3摩尔量的3 %加入MoO3，放到研钵内研磨2 h，用单轴方向压片机200 MPa的压强下压制成直径10 mm、高10 mm的圆柱体。放入箱式炉中，升温至1000℃烧结5 h，空气中自然降至室温。产品对应的XRD图谱物相分析见图1，图1的XRD结果显示形成了单斜相Fe2W3O12，含有少量的Fe2WO6和未反应的WO3。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：箱式炉升温至1020℃烧结5h。产品对应的XRD图谱物相分析见图2，图2的XRD结果显示形成了较多的单斜相Fe2W3O12，仍有少量的Fe2WO6和WO3。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：加入MoO3的量为WO3摩尔量的5 %。产品对应的XRD图谱物相分析见图3，图3的XRD结果显示形成了纯的单斜相Fe2W3O12（没有杂质相和原料的峰）。
实施例4
与实施例3的不同之处在于：箱式炉升温至1020℃烧结5h。产品对应的XRD图谱物相分析见图4，图4的XRD结果显示形成了纯的单斜相Fe2W3O12（没有杂质相和原料的峰）。
实施例5
与实施例1的不同之处在于：加入MoO3的量为WO3摩尔量的7 %。产品对应的XRD图谱物相分析见图5，图5的XRD结果显示形成了纯的单斜相Fe2W3O12（没有杂质相和原料的峰）。
膨胀系数测试：
图6是实施例1和3所制备的Fe2W3O12相对长度随温度的变化曲线。可知：实施例1制备样品纯度较低，长度随温度的升高先较缓慢伸长，对应于单斜相，然后出现急剧伸长，其急剧伸长对应于相变过程 (从单斜相到正交相，415-445℃)，随后又出现缓慢伸长，对应于正交相，不过这里边有杂相的贡献；实施例3制备的样品纯度较高，长度随温度的增加先缓慢伸长后急剧伸长，然后长度几乎不变，表现出近零膨胀：9.42×10-7 ℃-1 (415-445℃)。

Claims (2)

1.一种低热膨胀材料Fe2W3O12的固相烧结方法，其特征在于，以Fe2O3和WO3为原料，MoO3为催化剂，采用固相烧结方法制得，原料Fe2O3和WO3的摩尔比为1:3，催化剂MoO3的添加量为所用WO3摩尔量的3-7 %，烧结条件为：温度为1000-1020℃，时间为5-8 h。
2.根据权利要求1所述的低热膨胀材料Fe2W3O12的固相烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按比例称取Fe2O3和WO3，加入催化剂MoO3，研磨混合均匀；（2）将步骤（1）中混合均匀的物料直接烧结或压片后烧结，烧结完成后自然冷却即得目标产物低热膨胀材料Fe2W3O12；其中，烧结条件为：温度为1000-1020℃，时间为5-8 h，压强为常压，气氛为空气。
CN201510744103.3A 2015-11-05 2015-11-05 一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法 Active CN105198001B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510744103.3A CN105198001B (zh) 2015-11-05 2015-11-05 一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510744103.3A CN105198001B (zh) 2015-11-05 2015-11-05 一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105198001A CN105198001A (zh) 2015-12-30
CN105198001B true CN105198001B (zh) 2017-01-25

Family

ID=54946037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510744103.3A Active CN105198001B (zh) 2015-11-05 2015-11-05 一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105198001B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108821343B (zh) * 2018-07-02 2020-07-28 合肥萃励新材料科技有限公司 一种片状y2w3o12的合成方法
CN113149646B (zh) * 2021-04-22 2022-07-12 河南大学 一种高熵低热膨胀陶瓷材料及其烧结合成方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100554218C (zh) * 2006-12-30 2009-10-28 郑州大学 负热膨胀系数材料快速烧结合成方法
WO2011017115A2 (en) * 2009-07-27 2011-02-10 Baker Hughes Incorporated Abrasive article and method of forming
CN102266783A (zh) * 2011-06-23 2011-12-07 浙江大学 一种铁掺杂三氧化钨光催化剂及其制备方法
CN102807864A (zh) * 2012-08-22 2012-12-05 常熟理工学院 一种白光led用铕激活的钨酸盐红色荧光粉及其制备方法
CN102923784B (zh) * 2012-11-14 2014-04-16 陕西科技大学 一种FeWO4 纳米线的制备方法
CN103880086A (zh) * 2014-03-10 2014-06-25 江苏大学 一种基于氧化钨为前驱体的钨酸盐的合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105198001A (zh) 2015-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102674270A (zh) 一种低温固相反应制备Cu2Se热电材料的方法
CN102633505A (zh) 一种高纯度max相陶瓷粉体的制备方法
CN104263986B (zh) 一种超快速制备高性能SnTe基热电材料的方法
CN112390628B (zh) 一种氧化铝靶材的制备方法
CN102659403A (zh) 一种耐高温热障涂层陶瓷材料及其制备方法
CN105198001B (zh) 一种低热膨胀材料Fe2W3O12及其固相烧结方法
CN103613388B (zh) 一种低温合成TiB2-TiC陶瓷复合材料的方法
CN106673625B (zh) 晶粒定向排列透明多晶氧化铝陶瓷的制备方法
CN107887495B (zh) 一种一步制备Cu2Se/BiCuSeO复合热电材料的方法
CN108588838A (zh) 一种制备具有高热电性能的SnSe多晶块体的方法
CN104004935B (zh) 一种超快速制备高性能高锰硅热电材料的方法
CN104030688A (zh) 一种低温反应烧结碳化硅的制备方法
CN103909264A (zh) 一种具有纳米孔结构的高性能Cu2Se块体热电材料及其快速制备方法
CN105693246B (zh) 一种氧化钇透明陶瓷的制备方法
CN101734730A (zh) 具有近零热膨胀特性的“反钙钛矿结构”金属间化合物材料
CN102534279B (zh) 一种制备金属间化合物t2相合金的原位反应热压方法
CN101724907B (zh) 一种单相纳米晶Mn3(Cu0.5Ge0.5)N负热膨胀块体材料的制备方法
CN105272199B (zh) 一种新型负热膨胀陶瓷Zr2W2P2O15及其烧结合成方法
CN100368601C (zh) 多元金属无机硫族化合物的高压釜合成方法
CN100577609C (zh) 氧化钇掺杂氟化锂坩埚及其采用热压烧结制坩埚的方法
CN103107279B (zh) 一种高温热电材料及其制备方法
CN105523764A (zh) 一种碳化硼复合材料制备方法
CN102392149B (zh) 一种微波烧结制备纳米稀土改性钢结硬质合金的方法
CN103435099B (zh) 快速制备单相Bi2S3热电化合物的方法
CN103253668A (zh) 一种碳化钛陶瓷粉末的低温固相合成方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant