氧化鋁單晶微-納米結(jié)構(gòu)的氣相合成及其性能研究.pdf

1、Al2O3具有優(yōu)異的熱化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能,在高溫、強(qiáng)腐蝕等苛刻的環(huán)境下起著其他材料不可替代的作用。Al2O3納米材料比其塊體材料具有更高的硬度、彈性模量和斷裂韌性,以及更好的表面活性,廣泛用于增強(qiáng)金屬、陶瓷基復(fù)合材料。然而,由于測(cè)試技術(shù)上的困難,人們對(duì)單個(gè)Al2O3微/納米構(gòu)件力學(xué)性能的了解非常有限。
　　 本論文中,我們以SiO2(分析純)和Al塊(分析純)為原料,采用氣相法合成出Al2O3納米線,納米片和微米帶等多種單晶微

2、/納米結(jié)構(gòu),并通過(guò)XRD、SEM、TEM和EDS等表征手段對(duì)合成的微/納米結(jié)構(gòu)的物相、形貌、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分進(jìn)行了比較全面的分析。隨后,我們采用原子力顯微鏡、納米壓痕儀和熒光光度計(jì)等測(cè)試儀器對(duì)合成的Al2O3微/納米結(jié)構(gòu)的力學(xué)和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)論如下:(1)對(duì)比研究了反應(yīng)溫度、總氣流量、H2/Ar的流量比對(duì)產(chǎn)物形貌的影響,發(fā)現(xiàn):隨著溫度的增加,Al2O3納米線的產(chǎn)量及尺寸增加;H2/Ar的流量比增加,則線狀產(chǎn)物增多、尺寸增大

3、,片狀產(chǎn)物減少、尺寸變小;總流量增加,則線狀產(chǎn)物減少,尺寸增大,片狀產(chǎn)物增多,尺寸增大。
　　 (2)發(fā)現(xiàn)Al2O3微/納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能與合成溫度和反應(yīng)氣氛中的氫氣含量密切相關(guān),并通過(guò)退火實(shí)驗(yàn)證明,其光學(xué)性能的變化與產(chǎn)物中存在的氧空位缺陷有關(guān)。
　　 (3)結(jié)合納米壓痕儀和原子力顯微鏡,采用納米壓痕方式測(cè)量了合成的Al2O3單晶納米片的硬度和彈性模量,結(jié)果表明Al2O3單晶納米片的硬度為26±5 Gpa,略高于單晶Al