水热法制备负热膨胀性ZrW2O8粉体

用水热法并经570 ℃热处理6 h制备了ZrW2O8粉体,对水热法制备的前驱体进行了热重-差热分析.用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜对ZrW2O8粉体的微观结构及形貌进行表征,结果表明:ZrW2O8粉体为单一α-ZrW2O8相,粉体颗粒为规则的长方体棒状,尺寸约为1.2μm×1.2μm×10μm.原位X射线粉末衍射分析表明:所得ZrW2O8粉体具有很好的负热膨胀特性,从室温到500 ℃,其热膨胀系数为-6.30×10-6 ℃-1;在150～175 ℃温度范围内发生了α-ZrW2O8向β-ZrW2O8相的转变.     

负热膨胀材料ZrW2O8制备方法的研究进展

各向同性负热膨胀氧化物ZrW2O8是极具应用潜力的结构、功能材料.由于其热力学稳定的温度范围窄,材料合成困难,因此,如何提高产物纯度、降低生产成本是今后该材料研究的主要方向之一,也是改善ZrW2O8的性能和应用的关键因素.本文综述了ZrW2O8粉体、薄膜、单晶及其复合材料制备方法的研究现状,比较了不同制备方法的优缺点,分析了不同制备方法对ZrW2O8形貌及材料性能的影响,并展望了ZrW2O8制备方法的发展趋势及材料的应用前景.     

ZrW2O8负膨胀材料高温稳定性研究

ZrW2O8是在-273～780 ℃都具有各向同性的负热膨胀化合物,但由于其分解温度(750 ℃下分解)和窄的热稳定范围(1105～1231 ℃),反应合成相当困难.本实验通过固相合成法制备了ZrW2O8,并通过XRD分析和综合热分析,对ZrW2O8的高温稳定性进行了研究.     

ZrW2O8微波合成、表征及负膨胀行为研究

采用湿化学－微波合成工艺制备了具有负膨胀行为的ＺｒＷ２Ｏ８粉体,Ｘ射线衍射和Ｒａｍａｎ光谱分析结果表明,合成产物是基本单一的立方结构的ＺｒＷ２Ｏ８。用ＳＥＭ观察了样品的形貌,热膨胀仪测定了样品从室温到８００℃的膨胀行为,其膨胀系数的平均值为－７．９×１０＾－６Ｋ＾－１。     

负热膨胀材料钨酸锆研究进展

ZrW2O8是由0.3K至分解温度1050K都具有各向同性的负热膨胀化合物,但由于其窄的热稳定范围反应合成相当困难。本文综述了该材料的各种合成技术以及该材料的负热膨胀的机理,讨论了ZrW2O8的特性,介绍了其潜在的应用。     

不同淬火工艺制备ZrW2O8及其负热膨胀性能研究

以分析纯ZrO2和WO3粉体为原料,采用分步固相法制备出ZrW2O8粉体,冷压成型并在1200℃下烧结4 h后炉冷、空气冷、水冷和液氮淬冷处理.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和热膨胀仪对合成样品的晶体结构、断面形貌和热膨胀性能进行表征.试验结果表明:随着冷却速度的增加,ZrW2O8分解为ZrO2和WO3的比例降低,随炉冷却制备的ZrW2O8完全分解为ZrO2和WO3;空冷制备的ZrW2O8.部分分解为ZrO2和WO3;在水和液氮中淬火得到纯ZrW2O8.在室温到600℃的测试区间内,采用空冷、水和液氮淬冷制备的ZrW2O8.的负热膨胀系数分别为-3.96×10-5K-1、-4.49×10-6 K-1和-5.95×10-6 K-1.     

负热膨胀填料钨酸锆

江苏大学材料学院以二氧化锆（ZrO2）和三氧化钨（WO3）为原料，采用化学固相分步法制备了钨酸锆（ZrW2O8）粉体。具体工艺过程为：将球磨好的ZrO2和WO3混合物30g（按Zr^4＋和W^6＋的量比为1：2），在600℃、800℃和900℃下分别保温4h、8h、12h，之后在硅钼炉中1200℃烧结4h，立即取出淬火，得到浅灰绿色的ZrW2O8。最后用球磨机细化，平均粒径达0．6μm，线膨胀系数约-5．02×10^-6／K。以所制得的负热膨胀系数钨酸锆和二氧化硅（SiO2）分别与E-51环氧树脂、     

不同处理条件对前驱体转变成ZrW2O8的影响

利用分析纯氯氧化锆(ZrOCl_2·8H_2O)、钨酸(H_2WO_4)、氨水(NH_3·H_2O)作为原材料制备了ZrW_2O_8前驱体。通过对前驱体XRD，SEM和TG-DSC分析，研究了不同处理条件对前驱体转变成立方晶系ZrW_2O_8过程的影响。前驱体在1 100℃分别加热1，2h和5 h后的产物为单斜晶系WO_3和ZrO_2。在1 150℃分别加热0.5，1 h和1.5 h后产物为ZrW_2O_8和WO_3。Zr／w摩尔比为1∶2.5，1∶2.2和1∶2的前驱体，在1150℃保温1.5 h后产物为ZrW_2O_8和WO_3，但相同处理条件下，Zr／W摩尔比为1∶1.8和1∶1.5时，其产物为ZrW_2O_8和ZrO_2。研究结果表明：Zr／w摩尔比为1∶1.8的ZrW_2O_8前驱体，经1 150℃保温1.5 h，所合成的ZrW_2O_8粉末的X射线衍射峰为较好的单一峰。     

脉冲激光沉积法制备ZrW2O8薄膜

采用纯ZrW2O8陶瓷靶材,以脉冲激光沉积法在石英基片上沉积并退火处理后制备了ZrW2O8薄膜.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱 仪和扫描电子显微镜观察和确定r薄膜结构、化学组分和表面形貌,用划痕仪、表面粗糙轮廓仪测量了薄膜与基片之间的结合力和薄膜厚度.结果表明:脉冲激光沉积的薄膜为非晶态,膜层物质各元素之间的化学计量比与靶材成分一致;衬底未加热沉积的薄膜表而粗糙度较大,衬底温度为650℃ 时,薄膜表面平滑致密,粗糙度明显降低:非晶膜在1200℃密闭退火热处理3 min后淬火得到立方相ZrW2O8薄膜,退火后的薄膜品粒较大,同时 还出现一些沿晶界和晶内的裂纹缺陷.随着退火温度升高,薄膜与基片的结合力降低.     

AM_2O_8(A=Zr,Hf;M=Mo,W)氧化物粉体的低温 液相合成及其结构控制(英文)

立方AM2O8氧化物(A=Zr,Hf:M=Mo,W)是最有希望的一类负热膨胀材料.为开发这类材料,期望获得高质量AM2O8粉体,而传统固相合成法不能达到这一目的.低温液相合成法是一种有望合成高质量AM2O8氧化物粉体的途径.本文介绍了1998年以来低温液相合成AM2O8粉体的研究进展,首先,概述了AM2O7(OH)2·2H2O脱水的合成工艺,其后讨论了用于制备醇盐或羧酸盐前驱体的凝胶技术.着重讨论了材料结构控制问题, 并提出了进一步研究方向.     

ZrW2O8负膨胀陶瓷材料进展

叙述了各向同性负膨胀ZrW2O8陶瓷材料的制备、结构、负膨胀机理和应用.     

负热膨胀材料钨酸钇的快速合成及其Raman光谱(英文)

用二氧化碳激光快速凝同技术合成了负热膨胀材料钨酸钇.场发射扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明:二氧化碳激光快速凝固技术合成的钨酸钇(Y2W3O12)为正变相的层状致密块体.Y2W3O12由于在大气中存放后会形成Y2W3O12·xH2O,Raman光谱研究表明:其中的水分子不仅能阻碍其共亭项角多面体的摇摆,而且将阻碍每一种振动.低于388 K,所释放的水分子对[WO4]四面体内振动的影响较小,在该温度以上能够释放的水分子对Y2W3O12框架结构中的多面体的摇摆运动、伸缩振动、弯曲振动、天平动和平动均有较大的阻碍作用.变温Raman光谱揭示:不仅低频卢子模,而且高频光学卢子模对负热膨胀也有贡献.     

ZrV_2O_7的热膨胀和非简谐振动(英文)

因零膨胀材料在工程上的潜在应用,近10多年来,对材料的热膨胀特性得以深入了解.本文对ZrW2O8的负热膨胀现象的研究进展进行了简要回顾,并特别指出理解非简谐振动的重要性.讨论了ZrV2O7的声了特性和非简谐振动,其负热膨胀的高温相和具有正的热膨胀的低温相特征. 此外,还比较了ZrV2O7和ZrW2O8的热膨胀特性.     

放电等离子烧结和快速热压工艺制备具有低或负热 膨胀系数钨酸锆块体(英文)

采用快速热压工艺(放电等离子烧结和感应加热热压),利用ZrW2O5粉料制备了负热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)钨酸锆 (ZrW2O8)陶瓷体材料.这两种工艺可在烧结过程中保留负CTE材料钨酸锆所需的结构和相组成.结果表明:改变工岂参数,如热压温度和保温时间, 可以调节ZrW2O8陶瓷的CTE从-9×10-6/K到+9×10-6/K变化.首次采用ZrW2O8作为填料与轻金属钛复合制备了零膨胀复合材料.     

可控热膨胀聚合物复合材料的挑战和机遇(英文)

负热膨胀(negative thermal expansion,NTE)材料可作为填料制备可控热膨胀复合材料.高质量聚合物复合材料的研发面临诸多挑战,包括NTE 填料与基体材料的相容性,NTE相的稳定性,颗料形貌和尺寸的控制及其对混合稗度的影响.本文对影响聚合物复合材料成型中存在的诸多可能存 在的问题进行了述评,讨论了对有望用作填料的NTE材料的要求,即对NTE填料颗粒尺寸和相容性进行合成控制.通过晶体前驱体到目标NTE相 的拓扑转变,可实现对颗粒尺寸的最优控制.     

具有潜在负热膨胀性和负压缩性的三角形构筑模块的有限元分析

研究了由3个粱焊接而成的三角形系统构成的二维单元的热膨胀和压缩特性,与每个梁相比,该三角形构件具有不同的性质(热膨胀和弹性 模量).结果表明:当三角形构件的底边热膨胀大于两侧边时,这种二角形系统可在一维方向上硅示负热膨胀(即当三角形梁以楔形结构形成时,会产 生三角形缩短效戍)和负压缩特性.更引起人们兴趣的足:线热膨胀特性与三角形构件的底边和侧边材料的相对刚性(弹性模量)有关.压力变化对这种 构件存在影响.与侧边梁刚性相比,构件的线性压缩率变化与底边梁刚性存在主要关系.     

外延X射线吸收精细结构和负热膨胀

外延X射线吸收精细结构(extended X-ray-absorption fine structure,EXAFS)技术是研究局部结构和动力学的有力工具.它在探讨引起材料负热膨胀(negative thermal expansion,NTE)机理方面能提供详细信息.本文在简要介绍EXAFS后,对EXAFS和Bragg衍射进行了比较,介绍和比较了具有小同结构的NTE晶体的最新研究结果.在有关NTE研究中,能从EXAFS获得的物理量包括:邻近键的真实膨胀和相关原子振动的各向异性.对现有的结果和仍待展开的某些问题进行了讨论.