立方ZrW2O8結構類型化合物的制備及其熱膨脹性能研究.pdf

1、熱膨脹通常是指外界壓強不變的情況下,物體因溫度改變而發(fā)生的膨脹現(xiàn)象。絕大多數(shù)物質溫度升高時,體積增大,溫度降低時,體積縮小,即熱脹冷縮現(xiàn)象。熱脹冷縮產(chǎn)生的熱應力常影響器件的長期使用。然而,有少數(shù)幾種材料,它們會隨著溫度的變化而“熱縮冷脹”,這一類材料稱之為負膨脹材料。若將負膨脹材料和正膨脹材料復合,可制備出膨脹系數(shù)可控的復合材料。這類復合材料必將有廣泛的應用前景。
　　 1996年美國學者Mary TA等在《science》報道

2、ZrW2O8具有各向同性大的負熱膨脹系數(shù)。優(yōu)異的負膨脹性能和潛在的應用前景,使ZrW2O8的基礎理論、物理性能、實驗室制備及工業(yè)應用等方面都得到了廣泛的研究。
　　 本論文用快速燒結合成技術制備了一系列具備立方相ZrW2O8結構類型化合物Zr1-xMxW2O8(M=Hf,Sn,Y)及ZrO2／ZrW2O8復合材料,并對樣品進行了測試分析,結果如下:
　　 1、采用快速燒結技術制備了立方ZrW2O8結構化合物和ZrO2／Z

3、rW2O8復合材料,該方法與其它合成方法相比,具有快速、節(jié)能、環(huán)保、低成本等優(yōu)點,適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
　　 2、通過常溫XRD對Zr1-xMxW2O8結構進行分析,證明用Hf4+,Sn4+,Y3+取代Zr4+沒有破壞ZrW2O8特有的晶胞結構,但是導致了晶格常數(shù)的改變。說明Zr1-xMxW2O8固溶體在常溫下和α-ZrW2O8具有相同的立方晶胞結構,空間群為P213。首次采用變溫Raman散射分析表明固溶體α相向β相轉變的

4、相變溫度隨Hf替代量的增加而升高,而隨Sn和Y替代量的增加而降低。
　　 3、采用快速燒結技術制備了可控熱膨脹ZrO2／ZrW2O8復合材料。從拉曼光譜圖中可看出高溫燒結制備ZrO2／ZrW2O8復合材料的組分為立方相α-ZrW2O8和單斜相m-ZrO2。變溫拉曼發(fā)現(xiàn),當溫度高于430K時,復合材料的拉曼峰在735 cm-1處顯著地減小。說明ZrW2O8在430K發(fā)生相變:α-ZrW2O8→β-ZrW2O8。實踐證明,少量添加物