400V即完成非晶向锐钛矿相的转变并发生A—R相变，随着烧结压力的增大，金红石的含量增多，压力为O时相转变量为5.3%，相转变量最大可达到96% (样品:P=1.5Gpa，T=400°C)。且相变后的晶粒变小(I.25GPa时40?36歷，1.5GPa时53?41 nm)。
[0022]实施例2
(I)纳米Ti O2粉末的制备:
①按前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1:2的比例，将前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇在磁力搅拌下混合后超声15min作为A液；
②按质量百分比浓度为68%的HNO3、去离子水、无水乙醇的体积比为1:3:18的比例将HNO3、去离子水、无水乙醇混合后作为B液；
③将La2O3和Ce(NO3)3.6H20溶于B液，B液中镧和铈的浓度均为5 mol%，并利用超声振荡器使其完全溶解；
④在磁力搅拌器中，将③中的到的溶液液缓慢滴加入A液后直至PH值为5，之后继续搅拌I小时并超声15min;将该溶胶在室温下静置陈化25小时，然后放入干燥箱中于70°C下干燥95小时;取出干凝胶在玛瑙研钵中进行研磨。
[0023](3)将所得的纳米T12粉末放入内壁及垫片有脱模剂的石墨模具中；
(4 )将石墨模具放入热压烧结炉中，600 °C进行5h的气氛(H2)热压烧结，压力0.5GPa，保温结束后降温过程中，加速气氛的流通量(350ml/min)，使样品快速冷却得到二氧化钛陶瓷然后随炉冷却，得到二氧化钛陶瓷。
[0024]本发明制备的镧、铈掺杂的二氧化钛粉末D50=46nm的纳米粉，热压烧结在500V已完成非晶向锐钛矿相的转变并发生A—R相变，此样品表明了金红石相粒径要远远小于锐钛矿相的粒径(分别为5 4nm，71 nm)，且发生了 91 %相变(A—R相变)。
[0025]实施例3 (I)纳米Ti O2粉末的制备:
①按前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1:2.1的比例，将前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇在磁力搅拌下混合后超声20min作为A液；
②按质量百分比浓度为65%的HNO3、去离子水、无水乙醇的体积比为1:3:17的比例将HNO3、去离子水、无水乙醇混合后作为B液；
③将La(NO3)3.6H2(^PFe(N03)3.6H20及尿素(CO(NH2)2)溶于B液，B液中镧、铁和氮的浓度均为3 mol%，并利用超声振荡器使其完全溶解；
④在磁力搅拌器中，将③中的到的溶液缓慢滴加入A液后直至PH值为5.2，之后继续搅拌I小时并超声1min;将该溶胶在室温下静置陈化30小时，然后放入干燥箱中于90°C下干燥105小时;取出干凝胶在玛瑙研钵中进行研磨。
[0026](3)将所得的纳米T12粉末放入内壁及垫片有脱模剂的石墨模具中；
(4)将石墨模具放入热压烧结炉中，700 °C进行Ih的气氛(Ar)热压烧结，压力1.5Gpa，保温结束后降温过程中，加速气氛的流通量(400ml/min)，使样品快速冷却得到二氧化钛陶瓷然后随炉冷却，得到二氧化钛陶瓷。
[0027]本发明制备的镧、铁和氮掺杂的二氧化钛粉末D50=4Inm的纳米粉，在热压烧结下400°C即完成一■氧化钦非晶向锐钦矿相的转变，相变如后锐钦矿相和金红石相的晶粒尺寸分别为:67nm、53nm。且有87%的锐钛矿相发生相变转变为金红石相。
[0028]实施例4
(I)纳米Ti O2粉末的制备:
①按前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1:2的比例，将前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇在磁力搅拌下混合后超声15min作为A液；
②按质量百分比浓度为68%的HNO3、去离子水、无水乙醇的体积比为1:3:18的比例将HNO3、去离子水、无水乙醇混合后作为B液；
③将La2O3和Ce(NO3)3.6H20溶于B液，B液中镧和铈的浓度均为5 mol%，并利用超声振荡器使其完全溶解；
④在磁力搅拌器中，将③中的到的溶液液缓慢滴加入A液后直至PH值为5，之后继续搅拌I小时并超声15min;将该溶胶在室温下静置陈化25小时，然后放入干燥箱中于70°C下干燥95小时;取出干凝胶在玛瑙研钵中进行研磨。
[0029](3)将所得的纳米T12粉末放入内壁及垫片有脱模剂的石墨模具中；
(4 )将石墨模具放入热压烧结炉中，600 °C进行5h的气氛(H2)热压烧结，压力0.5GPa，保温结束后降温过程中，加速气氛的流通量(400ml/min)，使样品快速冷却得到二氧化钛陶瓷然后随炉冷却，得到二氧化钛陶瓷。
[0030]本发明制备的镧、铈掺杂的二氧化钛粉末D50=46nm的纳米粉，热压烧结在500°C已完成非晶向锐钛矿相的转变并发生A—R相变，此样品表明了金红石相粒径要远远小于锐钛矿相的粒径(分别为53nm，72nm)，且发生了 93%相变(A—R相变)。
【主权项】
1.一种促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)将所得的纳米T12粉末放入内壁及垫片有脱模剂的石墨模具中； (2)将石墨模具放入热压烧结炉中，进行l-7h的气氛热压烧结，保温结束后降温过程中，加速气氛的流通量，使样品快速冷却得到二氧化钛陶瓷。2.根据权利要求1所述的促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，其特征在于:热压烧结时温度为400-700 °C。3.根据权利要求1所述的促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，其特征在于:纳米T12粉末的粒度为20?lOOnm。4.根据权利要求1所述的促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，其特征在于:所得粉体在热压烧结炉中的压力不得小于粉末粒径所对应“阈值” 0.5GPa?2GPa。5.根据权利要求1所述的促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，其特征在于:所述气氛为H2、C12和Ar等。6.根据权利要求1所述的促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，其特征在于:所述纳米T12粉末由以下方法制备得到: (1)按前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1:1.9?2.1的比例，将前驱体钛酸四丁酯与无水乙醇在磁力搅拌下混合后超声10?20min作为A液； (2)按质量百分比浓度为65%?70%的HNO3、去离子水、无水乙醇的体积比为1:3:16?18的比例将HNO3、去离子水、无水乙醇混合后作为B液； (3)若有掺杂，将掺杂物溶于B液，并利用超声振荡器使其完全溶解； (4)在磁力搅拌器中，将B液缓慢滴加入A液后直至PH值为4.7?5.2，之后继续搅拌I小时并超声10?20min;将该溶胶在室温下静置陈化18?30小时，然后放入干燥箱中于70?90 °C下干燥85?105小时;取出干凝胶在玛瑙研钵中进行研磨。
【专利摘要】本发明公开了一种促进二氧化钛相变且抑制晶粒长大的方法，属于功能材料技术领域。本发明所述方法利用不同的二氧化钛粉体制备方法制备出掺杂的二氧化钛粉末；将二氧化钛粉末加入表面具脱模剂的石墨模具中，之后将石墨模具放入热压烧结炉中，在气氛中进行热压烧结，并且在保温结束后降温过程中，加速气氛的流通量，使样品快速冷却；本发明降低了二氧化钛粉末由锐钛矿相金红石转变温度，并有效抑制晶粒的长大。
【IPC分类】C04B35/46, C04B35/645, C04B35/626
【公开号】CN105645951
【申请号】
【发明人】严继康, 姜贵民, 段志操, 杜景红, 甘国友, 易健宏
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月6日