基于高壓SPS的二步法制備納米ZnO陶瓷.pdf

1、納米ZnO以納米材料和重要半導體氧化物兩方面的完美結(jié)合吸引了廣大的科研工作者，成為近年來研究的熱點。ZnO是一種很重要的多功能材料，被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，如光電器件、氣相傳感器、太陽能電池等。但是ZnO的物理特性與其晶粒尺寸有很大關(guān)聯(lián)，因此在燒結(jié)納米ZnO陶瓷過程中控制晶粒尺寸大小有很重要的意義。 本文利用商業(yè)納米粉末，運用干法成型方法常壓燒結(jié)納米ZnO，燒結(jié)溫度在700℃以前致密度變化很緩慢，700～900℃變化迅速，1100℃最

2、終致密，此時晶粒尺寸大于4μm。同時討論了致密化過程中素坯密度、燒結(jié)溫度和保溫時間對ZnO納米燒結(jié)體的微觀結(jié)構(gòu)、密度和晶粒尺寸的影響，應(yīng)用晶粒生長動力學唯象理論計算出了納米ZnO常壓燒結(jié)晶粒生長的表觀活化能、晶粒生長速率常數(shù)和晶粒生長動力學指數(shù)。利用高壓SPS（HPSPS）結(jié)合無壓燒結(jié)的新型兩步燒結(jié)方法成功制備納米ZnO陶瓷，討論了升溫速率、燒結(jié)溫度、施加壓力對初始燒結(jié)坯體致密度和晶粒尺寸大小關(guān)系，得出第一步燒結(jié)最優(yōu)化工藝為：燒結(jié)溫度5

3、50℃、施加壓力400MPa，制得的初始坯體晶粒尺寸約為80nm致密度大于85％。在第二步無壓燒結(jié)過程中，通過探索不同的燒結(jié)溫度和保溫時間能在800℃、保溫40小時下制得致密度為98.7％，晶粒尺寸大小約為150nm細晶納米陶瓷。運用X射線衍射（XRD），場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE—SEM），透射電鏡（TEM，HRTEM），差示掃描量熱分析（DSC）等手段對樣品的組成，微觀結(jié)構(gòu)和形貌進行了分析和表征。利用這些數(shù)據(jù)探討了晶粒長大和致密化機