负热膨胀系数材料的研究现状与展望

本文从负热膨胀材料的发展概况、负热膨胀产生机理、负热膨胀材料分类出发,着重介绍了化学通式为A2M3O12的负热膨胀材料。通过几种A2M3O12型负热膨胀材料的性质、制备方法和晶体结构的归纳和总结,对这一系列的负热膨胀材料未来研究方向进行了展望。     

近零膨胀ZrW2O8/ZrO2(Al2O3)复合材料的制备与性能

采用分步固相法合成ZrW2O8粉体,并制备出ZrW2OB/ZrO2(Al2O3)复合材料.所制备的复合材料呈近零膨胀特性,其热膨胀系数为0.48×10-6K-1.Al2O3的添加,生成新相Al2(WO4)3,提高了复合材料的致密度,而对其近零膨胀影响不大.ZrW2O8,ZrO2复合材料的导热系数为1.42 W·(m·K)-1.体积电阻率测试结果表明,在200℃以下,复合材料呈良好的绝缘性能;在200℃以上,复合材料的体积电阻率随着温度的升高而降低.     

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。     

芳纶无纬布的制备及其抗弹性能研究

优化了芳纶无纬布的制备工艺,根据弹丸对芳纶无纬布层压板的冲击试验结果,对芳纶无纬布层压板的抗弹机理以及不同芳纶织物结构的抗弹性能进行了研究,同时研究了面密度对无纬布抗弹性能的影响。结果表明:无纬布相对于其它织物结构具有较优的抗弹性能,当无纬布具有较低的面密度时,其层压板的抗弹性能也较好。     

ZrW2O8 / ZrO2 可控热膨胀复合材料的制备

采用分步加热固相法成功制备了纯度较高的各向同性负热膨胀材料ZrW₂O₈ 。将ZrW₂O₈ 与ZrO₂ 按一定比例混合, 在1200 ℃烧结24 h 制备了热膨胀系数可控的ZrW₂O₈ / ZrO₂ 复合材料。研究结果表明, 通过改变ZrW₂O₈ 的体积分数, ZrW₂O₈ / ZrO₂ 复合材料的热膨胀系数可以控制为负、正或零。当ZrW₂O₈ 的体积分数为37 %时, 复合材料的热膨胀系数接近零。为了得到致密的ZrW₂O₈ / ZrO₂ 复合陶瓷, 采用Al₂O₃ 作为烧结剂, 取得了较好的效果。0. 35 wt % Al₂O₃ 的加入可以在不影响复合材料热膨胀性能的前提下, 显著提高复合材料的致密度。     

非均匀沉淀法制备Cu包覆ZrW2O8复合粉体的研究

通过分部固相法制备ZrW2O8粉体。以ZrW2O8、CuSO4·5H2O（分析纯）和无水Na2CO3（分析纯）为原料，采用非均匀沉淀法制备了Cu包覆ZrW2O8复合粉体，并利用XRD、SEM、EDS测试手段，分析包覆粉的物相和形貌，研究了反应液浓度、表面活性剂、反应液滴加速度等反应条件对包覆效果的影响。研究表明：通过非均匀沉淀法可以制备Cu包覆ZrW2O8复合粉体，其关键是控制反应液的浓度和滴加速度，同时，不同分子量的表面活性剂对包覆前驱体的分散性影响很大．     

磁控溅射法制备ZrW2O8/Cu梯度薄膜

在单晶硅基片上用磁控溅射法制备ZrW2O8/Cu梯度薄膜.用X射线衍射分析薄膜的物相组成,用原子力显微镜和扫描电镜对薄膜的表面形貌进行观察和分析,利用X射线光电子能谱技术对薄膜中各元素沿深度的分布情况进行检测.结果表明:溅射所得薄膜为非晶态钨酸锆与氧化铜的复合薄膜,快速热处理和氢气还原后得到立方相钨酸锆与铜的复合薄膜,在760 ℃下热处理钨酸锆的结晶度最好,而在740 ℃热处理的薄膜质量最佳,薄膜中各成分沿厚度方向呈梯度分布.     

燃烧法合成高纯度负热膨胀材料ZrW2O8粉体

采用燃烧法在较低温度下成功合成了各向同性的负热膨胀材料ZrW2O8粉体.用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱综合分析和研究了反应过程中炉温、硼酸和尿素含量、W6 与Zr4 的摩尔比对合成ZrW2O8纯度的影响.结果表明:燃烧法可以合成高纯度、粒径为0.5μm的ZrW2O8粉体.燃烧法合成高纯ZrW2O8的最佳条件是:炉温为500℃,硼酸的摩尔分数为10%,(NH2)2CO与(NH4)5H5[H2(WO4)6]·H2O ZrOCl2·8H2O的质量比为2∶1,(NH4)5H5[H2(WO4)6]·H2O与ZrOCl2·8H2O的摩尔比为1∶3.2.所合成的ZrW2O8在50～700℃之间的线膨胀系数a=-5.08×10-6/℃,其线膨胀系数与温度的关系符合方程dL/L0=-1.4×10-2-4.5×10-4T(50℃≤T≤700℃).     

原位反应Al2O3／Zl202复合材料的制备和力学性能

利用原位反应地与铸造工艺相结合,制备Al2O3/ZL202复合材料。结果表明：试验所制得的Al2O3/ZL202复合材料,其增强颗粒在1－5um之间,分布均匀;复合材料的抗拉强度比基体合金的抗拉强度高,伸长度比基体合金的伸长率大,体现了复合材料比基体合金具有更优的性能。     

先驱体转化法制备SiOC多孔木质陶瓷

用杉木木粉浸渍高分子先驱体有机硅树脂,改变烧结温度和保温时间制备 SiOC 多孔木质陶瓷。用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱及热分析对样品的物相及微观结构进行了表征,并用四探针法测试样品的电学性能。结果表明：样品由 SiOC 玻璃相、α-石英和自由碳组成,化学结构主要含有 Si—O,Si—O—R,Si—C,C=C 和 C—H2。α-石英颗粒呈球状分布在样品的孔洞表面。样品在 Ar 中具有较好的热稳定性。但由于 SiOC 玻璃相和自由碳的氧化反应,样品在 O2中的质量损失较大。当烧结温度达 1200 ℃,保温 1h 时,样品具有较低的体积电阻率（0.03 ·cm）。