低膨脹材料Ca1-xSrxZr4P6O24的制備及性能研究.pdf

1、一般材料都具有熱脹冷縮的性質(zhì),但自然界中也有極少數(shù)物質(zhì)具有熱縮冷脹的性質(zhì)。熱縮冷脹,顧名思義指的就是在一定的溫度范圍內(nèi),膨脹系數(shù)接近零或小于零,也就是所謂的負(fù)膨脹。由于負(fù)膨脹材料可以有效降低材料在溫度變化時產(chǎn)生的熱應(yīng)力,增強(qiáng)材料的抗熱性能,因此,近年來對負(fù)熱膨脹的研究成為材料科學(xué)界的熱門話題。
　　 本文主要討論了Ca1-xSrxZr4P6O24與NaZr2P3O12有著相似晶體結(jié)構(gòu)的NZP族磷酸鹽陶瓷材料。該族材料是一類在各晶

2、軸具有不同膨脹性能的各向異性負(fù)膨脹材料。由于其具有靈活的離子取代性和低熱膨脹性,使得制備零膨脹材料或者可控膨脹率材料成為可能,越來越受到人們的青睞。當(dāng)然,其在應(yīng)用過程中也存在一些弊端。該類材料利用傳統(tǒng)制備工藝(固相反應(yīng)法或溶膠一凝膠法)繁瑣,代價昂貴,污染嚴(yán)重,不利于大規(guī)模生產(chǎn)。為了解決這一問題,本論文做了細(xì)致分析。
　　 本論文用高溫固相快速反應(yīng)法制備了一系列Ca1-xSrxZr4P6O24(x=1,0.5,0)材料,并對樣品

3、進(jìn)行了測試分析,結(jié)果如下:
　　 1.以CaO、SrCO3、ZrO2和NH4H2PO4粉末為原料,采用高溫固相快速燒結(jié)法成功制備出一系列Ca1-xSrxZr4P6O24(x=1,0.5,0)材料,并探索出其最佳制備條件。該方法與其它合成方法相比,具有簡捷、節(jié)能、環(huán)保、低成本等優(yōu)點(diǎn),適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
　　 2.通過常溫XRD分析Ca1-xSrxZr4P6O24(x=1,0.5,0)系列陶瓷材料的最佳制備溫度及時間。

4、Ca1-xSrxZr4P6O24(x=1,0.5,0)的燒結(jié)條件分別為1400℃燒結(jié)16小時(x-0),1500℃燒結(jié)8小時,并采用快速冷卻的方法(x=0.5),1400℃燒結(jié)16小時(x=1).
　　 3.利用變溫拉曼光譜和DSC綜合分析得知,Ca1-xSrxZr4P6O24(x=1,0.5,0)系列陶瓷材料在-160℃到1150℃溫度范圍內(nèi)沒有相變,材料保持相應(yīng)的穩(wěn)定性。
　　 4.雖然Ca1-xSrxZr4P6O2