LnxZr1-xO2-x-2(Ln=Nd,Sm)納米陶瓷粉體和塊體的組織結構及熱物理性能研究.pdf

1、本文采用ZrOCl2·8H2O和稀土氧化物Ln2O3(Ln=Sm,Nd)粉體作為原材料,用化學共沉淀-煅燒法制備出不同成份配比的LnxZr1-xO2-x/2(Ln=Nd,Sm)(x=0.1,0.2,0.3,0.4)粉體。對800℃燒結、保溫5小時熱處理后的粉體,采用無壓燒結工藝制備出NdxZr1-xO2-x/2和SmxZr1-xO2-x/2陶瓷塊體材料。采用DSC、XRD、SEM等分析手段和激光熱導儀對LnxZr1-xO2-x/2(Ln

2、=Nd,Sm)陶瓷塊體材料的微觀組織結構和比熱、熱膨脹系數(shù)、熱擴散系數(shù)及熱導率等進行了系統(tǒng)的研究。采用化學共沉淀-煅燒法制備出NdxZr1-xO2-x/2和SmxZr1-xO2-x/2的粉體。當x=0.1時,LnxZr1-xO2-x/2(Ln=Nd,Sm)由m相和t相構成,而當x=0.2,0.3,0.4時,LnxZr1-xO2-x/2(Ln=Nd,Sm)由t相和c相構成。粉體顆粒比較均勻,晶粒尺寸在100nm以下。采用無壓燒結方法,在1

3、600℃下燒結15小時,制備出NdxZr1-xO2-x/2和SmxZr1-xO2-x/2的陶瓷塊體材料,對LnxZr1-xO2-x/2塊體的物相分析可知,在x=0.1時,主要含有t相,同時含有少量的m相,在x=0.2,0.3時,含有t相和c相,在x=0.4時,完全是燒綠石相,塊體晶粒尺寸在45μm之間。通過對SmxZr1-xO2-x/2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)塊體的比熱分析,可以看出Sm0.1Zr0.9O1.95在786.

4、8℃時發(fā)生相變,而其它成分的SmxZr1-xO2-x/2(x=0.2,0.3,0.4)塊體材料沒有發(fā)生t-m的相變。當x=0.2,0.3,0.4時,隨著Sm2O3稀土氧化物添加量的增加,SmxZr1-xO2-x/2(x=0.2,0.3,0.4)的陶瓷塊體材料的比熱逐漸減小;而從NdxZr1-xO2-x/2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)塊體的比熱分析來看,Nd0.1Zr0.9O1.95塊體在911.3℃時發(fā)生相變,而其它成分的Nd

5、xZr1-xO2-x/2(x=0.2,0.3,0.4)塊體材料也沒有發(fā)生t-m的相變。當x=0.2,0.3,0.4時,隨著Nd2O3稀土氧化物添加量的增加,其比熱值逐漸減小。從SmxZr1-xOx/2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)陶瓷塊體材料的熱導率分析結果可以看出,當x=0.1時其熱導率最低,當x=0.2,0.3,0.4時,大小在1.51W·m-1·K-1到2.39W·m-1·K-1之間變化。隨著Sm2O3稀土氧化物添加量的增

6、加,其熱導率逐漸減小;而從NdxZr1-xO2-x/2(x=0.2,0.3,0.4)陶瓷塊體材料的熱導率的分析結果可以看出,大小在1.54W·m-1·K-1到2.45W·m-1·K-1之間變化。從SmxZr1-xO2-x/2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)塊體的熱膨脹系數(shù)分析結果可以看出,Sm0.1Zr0.9O1.95陶瓷塊體材料在786.8℃時發(fā)生相變,當x=0.2,0.3,0.4時,隨著Sm2O3稀土氧化物添加量的增加,其熱膨