【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于假板钛矿钛酸盐陶瓷制备，尤其是涉及一种具有优异热稳定性的高熵假板钛矿钛酸盐陶瓷的制备方法。
技术介绍
1、钛酸盐陶瓷主要可以分为两种：具有钙钛矿晶体结构的钛酸盐陶瓷和具有假板钛矿晶体结构的钛酸盐陶瓷。与钙钛矿钛酸盐陶瓷相比，假板钛矿钛酸盐陶瓷，例如钛酸镁、钛酸铁、钛酸铝等具有较低的热导率和热膨胀系数，以及较高的熔点和优异的抗热震性，是一种优良的高温隔热材料和高温过滤材料。假板钛矿钛酸盐陶瓷的优异性能在很大程度上归因于其特殊的晶体结构，其晶体结构由两种不同的畸变八面体组成，阳离子分别位于两种八面体的wyckoff-4c位和wyckff-8f位。然而假板钛矿钛酸盐最大的缺点是其热稳定性较差，在400~1200℃容易分解，这严重限制了其进一步的应用。
2、高熵材料的概念首先出现在合金领域。随后，科研人员将高熵材料的概念以及高构型熵、严重的晶格畸变、缓慢扩散、鸡尾酒效应四大效应进一步拓展至陶瓷领域，陆续开发出具有各种优异性能的高熵陶瓷。一般来说，高熵陶瓷内部的一个阳离子晶格点位由多个阳离子主元所共享，这个混乱分布赋予了高熵陶瓷较高的构型熵。这一高构型熵赋予了材料各类优良的特性，例如高强度、高硬度、低热导率以及优良的结构稳定性。
3、因此，如能将高熵概念引入到钛酸盐陶瓷中，则可大幅度提高钛酸盐陶瓷的结构稳定性，解决其中高温度段易分解的问题。一般来说只是单一阳离子位点的掺杂提供的构型熵有限，而阴离子的尺寸较大，一般难以形成高熵位点，所以为了大幅度增加钛酸盐陶瓷的构型熵，就需提出一种新的高熵陶瓷设计理念，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高熵假板钛矿钛酸盐陶瓷的制备方法，将高熵概念引入到假板钛矿钛酸盐陶瓷中来提高假板钛矿钛酸盐陶瓷的高温稳定性，克服了现有假板钛矿钛酸盐陶瓷高温易分解的问题。
2、本专利技术是通过如下技术方案予以实现：
3、一种高熵假板钛矿钛酸盐陶瓷的制备方法，包括下述步骤：
4、（1）按照化学式(α0.75β0.5)ti1.75o5称取相应的二价金属氧化物混合粉体αo、三价金属氧化物混合粉体β2o3和tio2粉末，随后球磨混合均匀得到初始混合粉末；所述的二价金属氧化物混合粉体αo是mgo、coo、nio、cuo、zno中的任意三种，且称取的三者粉体的摩尔数相同；所述的三价金属氧化物混合粉体β2o3是al2o3、fe2o3、ga2o3中的任意两种，且称取的两者粉体的摩尔数相同；
5、（2）在初始混合粉末中，加入质量浓度4wt%~10wt%的pva溶液作为粘结剂进行造粒，获得二次混合粉末；所述初始混合粉末、加入的pva溶液的质量比为15：(1~4)；
6、（3）将二次混合粉末进行干压成型，得到坯体；
7、（4）将坯体进行烧结，获得高熵假板钛矿钛酸盐陶瓷。
8、进一步地，所述初始混合粉末、加入的pva溶液的质量比为15：(1~2)。
9、进一步地，所述的pva溶液的质量浓度为6wt%~8wt%。
10、进一步地，所述的干压成型的压力为100~200mpa。
11、进一步地，所述的烧结具体为：先以1~2℃/min的速度升温至650℃并保温1~4h，而后以5~10℃/min的速度升温至1300~1400℃，保温2~6h。
12、中高温相稳定性差是限制假板钛矿钛酸盐陶瓷广泛应用的一个重要原因。假板钛矿钛酸盐陶瓷是一个典型的熵稳定陶瓷，由于单相陶瓷的构型熵不高，所以其在400~1200℃极易分解。为此，本专利技术拟将高熵概念引入到假板钛矿钛酸盐陶瓷中，通过增加其构型熵来提高其相稳定性。但传统的高熵都是在同一阳离子位点引入不同元素，其熵增效果有限，难以满足假板钛矿钛酸盐高温热稳定的需求。假板钛矿钛酸盐的晶体结构由两种不同的畸变八面体组成，阳离子分别位于两种八面体的wyckoff-4c位和wyckff-8f位。研究发现，对于二价金属假板钛矿钛酸盐来说（如钛酸镁、钛酸钴等），二价金属离子处于在八面体的wyckoff-4c位，钛离子处于八面体的wyckff-8f位，引入高熵概念后大量的二价金属离子依然混乱分布在wyckoff-4c位中；对于三价金属假板钛矿钛酸盐来说（如钛酸铝、钛酸铁等），三价金属离子处于八面体的wyckff-8f位，而钛离子处于八面体的wyckoff-4c位，引入高熵概念后大量的三价金属离子会混乱分布在wyckff-8f位中。因此，如果在假板钛矿钛酸盐中同时引入二价和三价过渡金属离子，则可以使二价和三价过渡金属离子同时在wyckoff-4c位和wyckff-8f位中混乱分布，从而获得极高的构型熵。
13、本专利技术的优点和积极效果是：
14、本专利技术首次提出基于双异价阳离子的高熵假板钛矿钛酸盐的制备工艺，二价和三价金属阳离子在八面体的wyckoff-4c位和wyckff-8f位的同时混乱分布，极大地增加了假板钛矿钛酸盐陶瓷的构型熵，从而进一步提高假板钛矿钛酸盐陶瓷的高温热稳定性。
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1.一种假板钛矿钛酸盐陶瓷的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述初始混合粉末、加入的PVA溶液的质量比为15：(1~2)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述PVA溶液的质量浓度为6wt%~8wt%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的干压成型的压力为100~200MPa。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的烧结具体为：先以1~2℃/min的速度升温至650℃并保温1~4h，而后以5~10℃/min的速度升温至1300~1400℃，保温2~6h。
【技术特征摘要】
1.一种假板钛矿钛酸盐陶瓷的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述初始混合粉末、加入的pva溶液的质量比为15：(1~2)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述pva溶液的质量浓度为6wt%~8wt%。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：刘礼龙，刘津，
申请(专利权)人：上海南极星高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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