CN117142858A - 具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料及其制备方法，涉及涂层材料技术领域。具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，包括：将氧化镧、二氧化锰和碳酸盐混合，然后进行机械湿磨、干燥得到亚微米级复合粉末，将亚微米级复合粉末采用程序控温方法进行预烧结得到相结构单一的掺杂型锰氧化物；放电等离子体致密烧结得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料，进行粉碎、粒度分级得到具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料。该具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，具有高强度、高致密度、可随温度变化发生相变等特点。
Description
技术领域
本申请涉及涂层材料领域，尤其涉及一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料及其制备方法。
背景技术
航天器在轨运行时，面临着与近地空间截然不同且更加复杂多变的热环境，背阳面与向阳面的温差可达两百多度，要确保航天器设备的正常运转，维持相对恒定的内部环境温度，热控涂层是航天器热控的主要手段之一。随着航天器外热流变化程度的加剧以及内部仪器设备控温精度的进一步提高，传统的热控涂层因其热辐射属性固定不变，不能根据内、外热流变化去调节自身的热辐射特性，无法实现航天器内部温度的自适应调控。而智能热控涂层可以根据环境温度的高低改变自身的发射率，实现温度的自主调节。掺杂型钙钛矿结构锰氧化物（RMnO3）是目前最具有应用前景的智能热控涂层材料之一。
等离子喷涂工艺是一种可用于较复杂形面表面喷涂，并且具有涂层致密度及厚度可控的优点，针对航天器热控涂层大面积工程应用的特殊需求与工艺可实施性，等离子喷涂技术制备掺杂型锰氧化物智能热控涂层具有较大的优势。等离子喷涂用的锰氧化物智能热控涂层粉体材料特性对涂层组织结构及发射率调控性能具有重要影响。目前，制备这种等离子喷涂用的热控涂层粉末材料的方法之一是喷雾干燥结合高温烧结工艺。采用此方法制备锰氧化物粉末材料时，喷雾干燥团聚造粒获得的粉末内部含有一定的孔隙，如果采用较高温的烧结工艺，晶粒尺寸长大，且难以获得单一相结构的粉末，影响涂层材料的相变性能，如果采用较低温度的烧结工艺，制备的粉末内部孔隙多致密度差且粉末强度不足，采用该粉末后续进行等离子喷涂制备智能热控涂层时，难以获得高度致密结构的涂层，影响涂层性能。
因此，为了解决现有技术的问题，急需发明一种相结构单一的高强致密相变锰氧化物智能热控涂层粉末材料，以满足发射率可调智能热控涂层制备需求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料及其制备方法，以解决上述问题。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，包括：
将氧化镧、二氧化锰和碳酸盐混合，然后进行机械湿磨、干燥得到亚微米级复合粉末，将所述亚微米级复合粉末采用程序控温方法进行预烧结得到相结构单一的掺杂型锰氧化物；所述碳酸盐包括碳酸锶、碳酸钙、碳酸钡中的一种或多种；
将所述相结构单一的掺杂型锰氧化物进行放电等离子体致密烧结，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料，然后进行粉碎、粒度分级得到所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料；
所述程序控温方法包括：以3-5℃/min的升温速率升温至900℃保温3-5小时，再以3-5℃/min的升温速率升温至1300-1350℃保温时间20-30小时，然后以2-5℃/min的降温速率降至500-600℃，再随炉冷却至室温；
所述预烧结过程中进行弥散混合处理，且升温至1300-1350℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入惰性气体。
优选地，所述放电等离子体致密烧结的过程中，首先升温至700-800℃保温3-5min，再升温至1100-1150℃保温时间5-10min，在降温过程中，先降至700-800℃保温3-5min，再降至室温；烧结过程中压力为30-50MPa。
优选地，所述亚微米级复合粉末的粒径D50为0.1-1μm。
优选地，所述弥散混合处理包括：每隔4-5小时对物料进行搅拌。
优选地，所述惰性气体包括氩气和/或氦气。
优选地，通入所述惰性气体后，控制所述预烧结气氛中的氧分压为1×10-4～10- 5atm。
优选地，所述粒度分级为筛分法或气流分级法。
优选地，所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的粒径为325-500目。
本申请还提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，使用所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法制得。
优选地，所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的化学式为AxB(1-x)MnO，其中，A为La，B为Sr、Ca或Ba，x为0.7-0.9；
所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的外观呈棱角状，孔隙率不高于1%，压溃强度不低于150MPa。
与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请提供的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，通过机械湿磨、干燥得到亚微米级复合粉末，再通过预烧结得到相结构单一的掺杂型锰氧化物，然后通过放电等离子体致密烧结，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料，最终进行粉碎、粒度分级得到具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料；其中，采用阶梯升降温方式，对粉末进行预烧结，若短时间内快速升温至较高温度，材料内部的温度梯度较大，会使材料的晶粒长大，不利于后续等离子喷涂过程中粉末的熔化，导致制备的热控涂层致密度低，因此采用升温速率较慢的工艺参数，材料内部温度梯度较小，晶粒长大的速率较慢，慢速升温，还可以使材料的组织结构更加均匀，从而提高材料的整体性能；升温曲线需适当控制，保证材料的晶粒尺寸和组织结构不受影响。此外，如果预烧结温度过高，粉体会发生结块，且获得的产物物相不单一，而烧结温度过低、保温时间过短，氧化镧、二氧化锰和碳酸盐等物质无法充分的反应，也将导致合成产物物相不单一，物相组成不单一将影响材料相变性能进而影响等离子喷涂智能热控涂层的发射率调控性能。在预烧结过程中，通过弥散混合处理避免局部区域反应不充分导致产物物相纯度不高；1300-1350℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入惰性气体，降低烧结气氛中的氧分压，增大材料中氧空位浓度，影响电子的迁移，进而影响材料的相变性能，有利于材料发射率的调控；在等离子体致密烧结工艺中，通过引入电场的作用，烧结驱动力不仅来自于高温和外加机械力，还有电场以及晶粒间等离子体的作用，有效降低烧结温度、大幅缩短烧结时间，有效抑制了烧结体中的晶粒尺寸的长大且制备的粉末具有单一的物相组成，避免了采用常规烧结工艺制备粉末致密度差、等离子喷涂难以获得致密涂层组织，而且烧结温度高，可能有杂相产生，影响掺杂型锰化物陶瓷相变性能。该方法实现了细晶高强致密结构单一相组成的等喷涂智能热控涂层用掺杂型锰化物相变粉末材料的制备。
本申请提供的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，具有致密度高、相结构单一、 强度好、晶粒尺寸细小均匀等优点，满足发射率可调智能热控涂层制备需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为实施例1所得具有高强致密相变特性的智能热控涂层粉末的XRD图；
图2为实施例1获得的粉末材料制备的智能热控涂层形貌图；
图3为实施例2所得具有高强致密相变特性的智能热控涂层粉末的形貌图。
具体实施方式
首先对本申请提供的技术方案进行整体性陈述，具体如下：
一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，包括：
将氧化镧、二氧化锰和碳酸盐混合，然后进行机械湿磨、干燥得到亚微米级复合粉末，将所述亚微米级复合粉末采用程序控温方法进行预烧结得到相结构单一的掺杂型锰氧化物；所述碳酸盐包括碳酸锶、碳酸钙、碳酸钡中的一种或多种；
将所述相结构单一的掺杂型锰氧化物进行放电等离子体致密烧结，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料，然后进行粉碎、粒度分级得到所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料；
采用放电等离子烧结系统对获得的相结构单一的掺杂型锰氧化物进行快速致密烧结处理，通过施加压力，可以促使粉末颗粒烧结融合，获得晶粒尺寸细小、结构高度致密的掺杂型锰氧化物材料。
所述程序控温方法包括：以3-5℃/min（可选的，升温速率可以为3℃/min、4℃/min、5℃/min或者3-5℃/min之间的任一值）的升温速率升温至900℃保温3-5小时（可选的，保温时间可以为3小时、4小时、5小时或者3-5小时之间的任一值），再以3-5℃/min（可选的，升温速率可以为3℃/min、4℃/min、5℃/min或者3-5℃/min之间的任一值）的升温速率升温至1300-1350℃（可选的，升温终点可以为1300℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃、1350℃或者1300-1350℃之间的任一值）保温时间20-30小时（可选的，保温时间可以为20小时、25小时、30小时或者20-30小时之间的任一值），然后以2-5℃/min（可选的，升温速率可以为2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min或者2-5℃/min之间的任一值）的降温速率降至500-600℃（可选的，该节点降温终点温度可以为500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃或者500-600℃之间的任一值），再随炉冷却至室温；
所述预烧结过程中进行弥散混合处理，且升温至1300-1350℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入惰性气体。
在一个可选的实施方式中，所述放电等离子体致密烧结的过程中，首先升温至700-800℃（可选的，升温终点可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃或者700-800℃之间的任一值）保温3-5min（可选的，保温时间可以为3min、4 min、5 min或者3-5 min之间的任一值），再升温至1100-1150℃（可选的，升温终点可以为1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃或者1100-1150℃之间的任一值）保温时间5-10min（可选的，保温时间可以为5min、6 min、7min、8min、9min、10min或者5-10min之间的任一值），在降温过程中，先降至700-800℃（可选的，降温终点可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃或者700-800℃之间的任一值）保温3-5min（可选的，保温时间可以为3min、4 min、5 min或者3-5 min之间的任一值），再降至室温；烧结过程中压力为30-50MPa（可选的，烧结过程中压力可以为30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa或者30-50MPa之间的任一值）。
采用放电等离子体烧结工艺对粉末进行快速加压致密烧结处理，在粉末烧结时间短，烧结温度低的条件下，可以使粉末颗粒烧结融合，获得致密掺杂型锰氧化物材料，且晶粒未发生明显长大。在烧结过程中，为了避免材料内部的温度梯度过大，因此采用梯度升温方式，最终在1100-1200℃保温时间5-10min，如果烧结温度过低，获得的材料孔隙率较大，结构不致密，后续破碎后进行等离子喷涂时将影响涂层的致密性；如果选用的烧结温度过高，烧结后将生成一些氧化物的杂相，因此需严格控制烧结温度，既兼顾材料的致密性同时保障物相组成的单一性。压力过小时，材料的致密度不够，需选用相对较高的压力，但同时须考虑设备长期稳定安全运转的能力范围，因此选用30-50MPa的压力。在保温时间方面，保温时间过短，也将导致获得的材料不够致密，保温时间过长时，制备的材料晶粒尺寸将发生长大，无法获得晶粒细小均匀的材料，若材料晶粒尺寸较大，后续进行等离子喷涂制备智能热控涂层时，粉末颗粒的熔化效果差，难以获得高度致密结构的涂层，且喷涂过程中粉体沉积率低，因此需选用适宜的保温时间。在进行放电等离子体烧结时，严格控制烧结温度、压力及保温时间等参数，各工艺参数相互影响，可改善材料的致密性，保障材料的相组成。
在一个可选的实施方式中，所述亚微米级复合粉末的粒径D50为0.1-1μm。
可选的，所述亚微米级复合粉末的粒径D50可以为0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm或者0.1-1μm之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述弥散混合处理包括：每隔4-5小时对物料进行搅拌。
在一个可选的实施方式中，所述惰性气体包括氩气和/或氦气。
在一个可选的实施方式中，通入所述惰性气体后，控制所述预烧结气氛中的氧分压为1×10-4～10-5atm。
在一个可选的实施方式中，所述粒度分级为筛分法或气流分级法。
在一个可选的实施方式中，所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的粒径为325-500目或满足喷涂要求的其他粒度。
粒度分级方法可以是筛分法或气流分级法。选用筛分法进行分级时，如果所需材料的粒径为325-500目，采用325目和500目的筛子，将325目的筛子放置在500目的筛子的正上方，然后使制得的致密掺杂型锰氧化物粉末依次通过两个筛子，最终，选取能通过325目的筛子但是不能通过500目的筛子的粉末，即可制得最终的成品--具有高强致密相变特性智能热控涂层粉末材料。
本申请还提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，使用所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法制得。
在一个可选的实施方式中，所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的化学式为AxB(1-x)MnO，其中，A为La，B为Sr、Ca或Ba，x为0.7-0.9；
所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的外观呈棱角状，孔隙率不高于1%，压溃强度不低于150MPa。
可选的，x可以为0.7、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.9或者0.7-0.9之间的任一值。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，化学式为La0.825Sr0.175MnO3，其制备方法如下：
（1）亚微米预烧结：
根据涂层材料成分要求配制固体原料，将1192.3g氧化镧、771.3g二氧化锰和229.2g碳酸锶粉末混合、机械湿磨，湿磨至粉末粒度为亚微米级（颗粒尺寸D50为0.5微米），通过干燥流程获得亚微米复合粉末；采用高温热处理炉对亚微米复合粉末进行预烧结处理，具体包括：以5℃/min的升温速率升温至900℃保温3小时，再以5℃/min的升温速率升温至1300℃保温时间30小时，然后以5℃/min的降温速率降至500℃，再随炉冷却至室温；烧结过程中，每4小时对粉末进行搅拌处理，且升温至1300℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入氩气，控制预烧结气氛中的氧分压为1×10-5atm；获得相结构单一的掺杂型锰氧化物。
（2）放电等离子体低温致密烧结：
采用放电等离子烧结系统对步骤（1）中获得的相结构单一的掺杂型锰氧化物进行快速致密烧结处理，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料；放电等离子体致密烧结工艺为：首先升温至700℃保温5min，再升温至1100℃保温时间10min，在降温过程中，先降至700℃保温3min，再降至室温；烧结过程中压力为50MPa。
（3）破碎及粒度分级处理：
采用破碎机对步骤（2）中获得的高致密的掺杂型锰氧化物材料进行破碎处理，然后将破碎处理后的粉末材料进行粒度分级，采用325目和500目的筛子，选取能通过325目的筛子但是不能通过500目的筛子的粉末，获得适于等离子喷涂的具有高强致密相变特性的智能热控涂层粉末。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.43。
所得具有高强致密相变特性的智能热控涂层粉末材料的XRD如图1所示。
采用上述获得的粉末材料制备的智能热控涂层形貌如图2所示。
实施例2
本实施例提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，化学式为La0.8Ca0.2MnO3，其制备方法如下：
（1）亚微米预烧结：
根据涂层材料成分要求配制固体原料，将1303.2g氧化镧、869.4g二氧化锰和200.2g碳酸钙粉末混合、机械湿磨，湿磨至粉末粒度为亚微米级（颗粒尺寸D50为0.8微米），通过干燥流程获得亚微米复合粉末；采用高温热处理炉对亚微米复合粉末进行预烧结处理，具体包括：以3℃/min的升温速率升温至900℃保温5小时，再以3℃/min的升温速率升温至1350℃保温时间20小时，然后以2℃/min的降温速率降至600℃，再随炉冷却至室温；烧结过程中，每4小时对粉末进行搅拌处理，且升温至1350℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入氦气，控制预烧结气氛中的氧分压为1×10-4atm；获得相结构单一的掺杂型锰氧化物。
（2）放电等离子体低温致密烧结：
采用放电等离子烧结系统对步骤（1）中获得的相结构单一的掺杂型锰氧化物进行快速致密烧结处理，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料；放电等离子体致密烧结工艺为：首先升温至800℃保温3min，再升温至1100℃保温时间5min，在降温过程中，先降至800℃保温5min，再降至室温；烧结过程中压力为40MPa。
（3）破碎及粒度分级处理：
采用破碎机对步骤（2）中获得的高致密的掺杂型锰氧化物材料进行破碎处理，然后将破碎处理后的粉末材料进行粒度分级，采用270目和500目的筛子，选取能通过270目的筛子但是不能通过500目的筛子的粉末，获得适于等离子喷涂的具有高强致密相变特性智能热控涂层粉末。粉末形貌如图3所示。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.41。
实施例3
本实施例提供一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，化学式为La0.8Sr0.2MnO3，其制备方法如下：
（1）亚微米预烧结：
根据涂层材料成分要求配制固体原料，将1303.2g氧化镧、869.4g二氧化锰和295.3g碳酸锶粉末混合、机械湿磨，湿磨至粉末粒度为亚微米级（颗粒尺寸D50为0.6微米），通过干燥流程获得亚微米复合粉末；采用高温热处理炉对亚微米复合粉末进行预烧结处理，具体包括：以4℃/min的升温速率升温至900℃保温4小时，再以4℃/min的升温速率升温至1300℃保温时间30小时，然后以3℃/min的降温速率降至600℃，再随炉冷却至室温；烧结过程中，每4小时对粉末进行搅拌处理，且升温至1300℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入氩气，控制预烧结气氛中的氧分压为1×10-5atm；获得相结构单一的掺杂型锰氧化物。
（2）放电等离子体低温致密烧结：
采用放电等离子烧结系统对步骤（1）中获得的相结构单一的掺杂型锰氧化物进行快速致密烧结处理，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料；放电等离子体致密烧结工艺为：首先升温至800℃保温4min，再升温至1100℃保温时间8min，在降温过程中，先降至750℃保温4min，再降至室温；烧结过程中压力为40MPa。
（3）破碎及粒度分级处理：
采用破碎机对步骤（2）中获得的高致密的掺杂型锰氧化物材料进行破碎处理，然后将破碎处理后的粉末材料进行粒度分级，采用325目和500目的筛子，选取能通过325目的筛子但是不能通过500目的筛子的粉末，获得适于等离子喷涂的具有高强致密相变特性智能热控涂层粉末。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.42。
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于：对比例1中，在预烧结处理过程中，以4℃/min的升温速率升温至1300℃保温30小时，然后随炉冷却至室温；放电等离子体致密烧结工艺为：直接升温至1100℃保温时间8min，在降温过程中，从1100℃降至室温，其余均与实施例3保持一致。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.21。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于：对比例2中，预烧结处理过程中，以4℃/min的升温速率升温至900℃保温4小时，再以4℃/min的升温速率升温至1600℃保温时间30小时，然后以3℃/min的降温速率降至600℃，再随炉冷却至室温；烧结过程中，每4小时对粉末进行搅拌处理，且升温至1600℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入氩气，其余均与实施例3保持一致。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.11。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于：对比例3中，预烧结处理过程中，以4℃/min的升温速率升温至900℃保温4小时，再以4℃/min的升温速率升温至1000℃保温时间30小时，然后以3℃/min的降温速率降至600℃，再随炉冷却至室温；烧结过程中，每4小时对粉末进行搅拌处理，且升温至1000℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入氩气，其余均与实施例3保持一致。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.06。
对比例4
对比例4与实施例3的区别在于：对比例4中，预烧结处理过程中，没有对粉末进行搅拌处理的步骤，其余均与实施例3保持一致。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.18。
对比例5
对比例5与实施例3的区别在于：对比例5中，预烧结处理过程保温的过程中，没有向预烧结气氛中通入氩气的步骤，其余均与实施例3保持一致。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.22。
对比例6
对比例6与实施例3的区别在于：对比例6中，放电等离子体致密烧结工艺为：首先升温至800℃保温4min，再升温至900℃保温时间8min，在降温过程中，先降至750℃保温4min，再降至室温，其余均与实施例3保持一致。
采用上述工艺制备的智能热控材料的发射率调控性能为-100℃~+100℃发射率调控范围平均值为0.19。
本申请实施例制得的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，外观呈棱角状，孔隙率不高于1%，压溃强度不低于150MPa。发射率调控范围平均值越大，表明材料本身应用于设备之后，例如太空装备，其温度调控能力越强。本申请实施例得到的材料的发射率调控范围平均值大于对比例，表明本申请提供的方法制备得到的材料具有优异的温度调控性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：
将氧化镧、二氧化锰和碳酸盐混合，然后进行机械湿磨、干燥得到亚微米级复合粉末，将所述亚微米级复合粉末采用程序控温方法进行预烧结得到相结构单一的掺杂型锰氧化物；所述碳酸盐包括碳酸锶、碳酸钙、碳酸钡中的一种或多种；
将所述相结构单一的掺杂型锰氧化物进行放电等离子体致密烧结，得到高致密度的掺杂型锰氧化物材料，然后进行粉碎、粒度分级得到所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料；
所述程序控温方法包括：以3-5℃/min的升温速率升温至900℃保温3-5小时，再以3-5℃/min的升温速率升温至1300-1350℃保温时间20-30小时，然后以2-5℃/min的降温速率降至500-600℃，再随炉冷却至室温；
所述预烧结过程中进行弥散混合处理，且升温至1300-1350℃后保温的过程中向预烧结气氛中通入惰性气体。
2.根据权利要求1所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子体致密烧结的过程中，首先升温至700-800℃保温3-5min，再升温至1100-1150℃保温时间5-10min，在降温过程中，先降至700-800℃保温3-5min，再降至室温；烧结过程中压力为30-50MPa。
3.根据权利要求1所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，所述亚微米级复合粉末的粒径D50为0.1-1μm。
4.根据权利要求1所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，所述弥散混合处理包括：每隔4-5小时对物料进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气和/或氦气。
6.根据权利要求5所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，通入所述惰性气体后，控制所述预烧结气氛中的氧分压为1×10-4～10-5atm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，所述粒度分级为筛分法或气流分级法。
8.根据权利要求7所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法，其特征在于，所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的粒径为325-500目。
9.一种具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料，其特征在于，其化学式为AxB(1-x)MnO，其中，A为La，B为Sr、Ca或Ba，x为0.7-0.9；
所述具有高强致密相变特性的智能热控涂层材料的外观呈棱角状，孔隙率不高于1%，压溃强度不低于150MPa。
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Also Published As
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|---|---|
| CN117142858B (zh) | 2024-03-08 |
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