添加劑對致密氧化鉻材料燒結性能的影響.pdf

1、以氧化鉻微粉為主要原料，采用聚乙烯醇（PVA）為結合劑，采用標準氮氣控制氣氛，氧分壓分別控制在10-2 atm、10-4 atm、10-6 atm，選擇1350℃、1400℃、1450℃保溫3h燒成，系統(tǒng)研究了不同添加劑TiO2、Cr（OH）3溶膠、金屬Cr和m-ZrO2對Cr2O3材料燒結性能的影響。試驗結果表明： （1） TiO2通過Ti4+置換Cr3+，抑制了高揮發(fā)性鉻離子的形成，產生了鉻離子空位及引起晶格畸變，增大了Cr

2、3+擴散速率，從而促進了Cr2O3材料燒結。1450℃×3h，氧分壓為10-6atm或10-4atm燒成條件下，最初隨著TiO2加入量的增加，燒后Cr2O3材料的體積密度迅速增加，顯氣孔率迅速降低。但隨著TiO2加入量進一步增加達到一定量后，體積密度和顯氣孔率變化不明顯。 （2）氫氧化鉻膠體的加入促進了氧化鉻材料的燒結。氫氧化鉻膠體在燒成過程中分解生成的納米Cr2O3具有大的比表面積，一定程度上增加了氧化鉻顆粒間相互接觸面積，促

3、進頸部的形成和界面的移動，有利于擴散傳質；納米Cr2O3高的化學活性，也賦予Cr2O3以很大的燒結推動力。1350℃燒成的試樣引入0.3％氫氧化鉻膠體時，顯氣孔率從1.33％迅速下降到0.39％。但隨著膠體加入量的增加，過多的膠體在試樣中可能引起團聚，其燒結收縮與周圍基體發(fā)生脫離，造成較大的孔洞，致使強度有所下降。 （3）0.5wt％的金屬Cr即可明顯降低試樣內部氧分壓，且由于此時氧化反應引起的膨脹小，Cr2O3材料在10-2a

4、tm和10-4atm的較高氧分壓下即可實現(xiàn)致密化燒結。 Cr2O3材料中引入的金屬Cr不宜過多，否則膨脹反應占據主導地位，試樣的顯氣孔率增加，體積密度降低，且其中多為大氣孔，高達25～30μn。 （4） m-ZrO2也可促進了Cr2O3材料的燒結（同時添加有3wt％ TiO2）。但當m-ZrO2加入量超過2wt％時，促進燒結作用已不明顯。 m-ZrO2通過相變微裂紋機制顯著改善Cr2O3材料的抗熱震性。115