PrAlO_(3)陶瓷的制备及性能研究

作     者：顾军毅 范武刚 张兆泉 姚琴 展红全 GU Junyi;FAN Wugang;ZHANG Zhaoquan;YAO Qin;ZHAN Hongquan

作者机构：中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院景德镇333403 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2023年第38卷第10期

页      面：1200-1206页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重大科技专项基金(2017ZX06002004) 国家自然科学基金(52062020) 

主　　题：PrAlO_(3) 钙钛矿相 热物性能 核用材料 

摘      要：钙钛矿结构的铝酸镨(PrAlO_(3))具有较高的稳定性并能提供可被其它镧系稀土离子掺杂的格位,有望成为一种新型中子吸收材料基体,目前对PrAlO_(3)的研究主要集中在单晶材料的制备方法及其光学、磁学等特性。本工作采用固相反应合成法,以正硅酸乙酯(TEOS)作为液相助烧剂,制备了高致密度钙钛矿相PrAlO_(3)陶瓷,并采用XRD、SEM、顶杆法和激光闪光法系统表征了PrAlO_(3)陶瓷的显微结构及热物理性能。结果表明,通过在1200℃预先合成PrAlO_(3)粉体并添加质量分数为0.4%~1.0%的TEOS作为液相助烧剂,在1500℃左右烧结可获得相对密度大于99%的PrAlO_(3)陶瓷;而未添加助烧剂获得的产物相对密度仅为96%。PrAlO_(3)陶瓷在亚临界温度360℃时的热导率为4.99 W·m^(–1)·K^(–1),优于Dy_(2)TiO_(5)和GdAlO_(3)陶瓷,并且室温到800℃的线性热膨胀系数仅为10.2×10^(–6)K^(–1)。同时,PrAlO_(3)陶瓷的抗弯强度和维氏硬度分别达到95.55 MPa和7.95 GPa,荧光光谱表现出Pr3+的特征发射峰。研究结果显示,高密度钙钛矿相PrAlO_(3)陶瓷制备方法简单,具有较好的热物性和力学性能,作为一种稀土基中子吸收核用材料具有较好的应用前景。