KxSr(1-x)/2Zr2(PO4)3陶瓷的热膨胀异向性研究

应用湿化学法和低分子有机溶剂分散合成了复合磷酸锆锶钾KxSr(1-x)/2Zr2(PO4)3(x=0,0.25,0.5,0.75,1.0)(简写 KSZP)陶瓷粉体,制备了相应的陶瓷.研究了组成、添加剂种类、烧结条件对热膨胀异向性及热膨胀系数的影响,实现了用两种组成的互溶来消除热膨胀的异向性.当x=0.5时,热膨胀异向性最小且热膨胀系数α接近于零即获得了零膨胀的材料性能.     

烧结条件对磷酸盐陶瓷Ca1-xBaxZr4(PO4)6热膨胀特性的影响

将用共沉淀法合成的NSP型二元固溶体Ca1-xBaxZr4(PO4)6(0≤x≤1，简称CBZP）系列粉体分别添加ZnO和MgO为烧结助剂，在80MPa下干压成型，分别经1100～1300℃无压烧结30～120min，制成CBZP系列陶瓷材料，测定了20～1000℃的平均膨胀系数，着重研究了烧结条件对该系列陶瓷热膨胀性能的影响。结果表明：不同烧结助剂对热膨胀系数的大小影响较大，以ZnO为添加剂的CBZP系列陶瓷为低热膨胀材料，而添加MgO为助剂则会使该系列陶瓷的平均线膨胀系数明显升高，超出了低热膨胀的范围，原因是这两种添加剂促进致密化的机理不同所致。     

磷酸盐陶瓷Ca_(1-x)Ba_xZr_4(PO_4)_6的制备及其零膨胀组成的耐热冲击性研究

Ｃａ１－ｘＢａｘＺｒ４（ＰＯ４）６（０≤ｘ ≤１,简称ＣＢＺＰ）是由具有相反热膨胀异向性的 ＣａＺｒ４（ＰＯ４）６和ＢａＺｒ４（ＰＯ４）６互溶形成的二元固溶体型ＮＺＰ族陶瓷,其热膨胀系数具有可裁剪性．本研究的主要目的是通过调整组成,制备具有较好耐热冲击性的零膨胀材料．为此,首次用共沉淀法合成了单相的 ＣＢＺＰ系列粉体。分别添加 ３％ＺｎＯ和 ４％ＭｇＯ为烧结助剂,制成Ｔ ＣＢＺＰ系列陶瓷材料,用热机械分析（ＴＭＡ）压缩法测定了试样在２０～１０００℃的平均线膨胀系数ａ２０／１０００,以及加热（２０～１０００℃）和冷却（１０００～４００℃）过程的热膨胀曲线．实验结果表明,添加 ＺｎＯ和 ＭｇＯ时的近零膨胀材料分别为Ｃａ０．８５Ｂａ０．１５Ｚｒ４（ＰＯ４）６（ｘ＝０．１５）和ＣａＺｒ４（ＰＯ４）６（ｘ＝０）,α２０／１０００依次为 ０．６×１０－６／°Ｃ和一０．８×１０－６／°Ｃ,但热膨胀曲线上却由于微裂纹的产生而呈现出较大的滞后环,耐热冲击性不理想．可见,对ＣＢＺＰ系列而言,调整组成虽然能实现零膨胀,但很难消除热膨胀异向性,提高其耐热冲击性的有效途径可能是适当抑制晶粒生长以避免产生过多的微裂纹．     

煅烧条件对共沉淀法合成ZnZr_4(PO_4)_6粉体影响的研究

采用共沉淀法制备了磷酸锆锌(α-ZnZr_4(PO_4))粉体,探讨了磷酸锆锌粉体合成机理,研究了煅烧温度、保温时间等煅烧条件对粉体合成的影响,并用TG-DTA、FT-IR、XRD、TEM等方法进行表征。实验表明前驱体在900～950℃煅烧2h可以获得平均粒径200nm、结晶完全的α-ZnZr4(PO4)6粉体,采用此粉体制备的陶瓷材料1200℃时热膨胀系数为-2.0×10-6℃-1。     

锂快离子导体Li3-2x(Al1-xTix)2(PO4)3的合成与表征

NASICON型正磷酸盐LiM2(PO4)3(M=Ti,Ge,Zr,Hf)是近来研究得比较深入的锂快离子导体.LiTi2(PO4)3难于烧结得到致密的LiT2(PO4)3陶瓷,且离子电导率很低,在298K时为8.260×10-8 S/cm,613K时为8.241×10-5 S/cm,而当以三价的Al3 离子经传统的固相烧结反应部分取代LiTi2(PO4)3中四价的Ti4 离子后,通过DSC、DTG、电化学阻抗与SEM测试表明,不仅能获得致密度高稳定的产物,而且烧结后得到的锂快离子导体Li3-x(Al1-xTix)2(PO4)3(X=1.0～0.55)体系在室温下的电导率有了巨大的提高.当X=0.85时,组分Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3离子电导率最大,298K时为1.792×10-6S/cm和613K时为9.210×10-4S/cm.     

氟磷酸钙与碳反应生成CaO、CO(g)、CaF_2和PO_2(g)的热力学

本文对反应2Ca5(PO4)3F+3C=9Ca O+3CO(g)+Ca F2+6PO2(g)进行了系统的热力学分析。研究结果表明:不同压力下,Ca5(PO4)3F与C反应生成PO2(g)的理论起始温度不同,随着压力的下降起始温度降低。当压力为105Pa时,生成PO2(g)的理论起始温度为2662 K;当体系压力降至10 Pa时,反应理论起始温度为1897 K。     

Zr2O（PO4）2的合成及其对 Th（郁）的吸附性研究

本文采用溶液法合成磷酸盐 Zr2O(PO4)2,锆离子和磷酸根采用1：1的比例混合,制得白色粉末状样品 Zr2O(PO4)2;采用静态法研究 Th（Ⅳ）在 Zr2O(PO4)2上吸附行为及规律：探讨振荡时间、液固比、水相 pH、离子强度（KNO3）、阴离子（NO3-、PO43-、SO42-）对 Zr2O(PO4)2吸附 Th（Ⅳ）的影响,测得在相同离子强度（KNO3）不同温度下的吸附、解析等温线。     

以胶原纤维为模板制备介孔NaZr2(PO4)3

以胶原纤维为模板,首先将Zr(Ⅳ)负载在胶原纤维上,然后吸附磷,最后经高温煅烧除去胶原纤维模板制备了介孔磷酸锆钠(NaZr2(PO4)3,NZP).利用电感耦合等离子发散光谱仪(ICP)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、N2吸附/脱附分析等对NZP进行了表征.结果表明,胶原纤维模板在800℃时即可完全去除,并形成介孔结构;当以磷酸二氢钠(NaH2PO4)为磷源、n(Zr)/n(P)=0.62时,经800℃煅烧得到了介孔率为97%的NZP.     

以胶原纤维为模板制备介孔型KZr2(PO4)3

以胶原纤维作为模板,首先将Zr(Ⅳ)负载在胶原纤维上,然后吸附磷,最后经高温煅烧除去胶原纤维模板制备了介孔型磷酸锆钾(KZr2(PO4)3,KZP)。利用电感耦合等离子发散光谱仪(ICP)、热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(IR)、N2吸附/脱附分析等对KZP进行了表征。结果表明:胶原纤维模板在800℃时即可完全去除,当以磷酸二氢钾(KH2PO4)作为磷源,Zr/P摩尔比为0.62时,经800℃煅烧后得到了具有介孔结构的KZP。     

Ca4Y6(SiO4)6O∶Eu纳米晶与微米晶发光对比研究

通过控制实验条件,合成了Ca4Y6(SiO4)6O∶Eu纳米晶和微米晶,经1000℃灼烧后,纳米晶的粒径约为50nm,提高灼烧温度并延长灼烧时间,可使其粒径达到几百个纳米.研究了纳米晶Ca4Y6(SiO4)6O∶Eu的发光特性,发光强度与灼烧温度的关系,灼烧温度及材料制备方法对Eu3+在Ca4Y6(SiO4)6O中的猝灭浓度的影响,并发现纳米晶的激发光谱中,Eu3+-O2-电荷迁移带蓝移的特性.     

热电材料CoSi和CrSi_2的晶格热膨胀性

利用动态高温X射线衍射技术分别对立方CoSi和六方CrSi2化合物在298~973 K温度范围内的晶格热膨胀性进行了研究。结果表明:化合物CoSi的点阵参数随温度升高呈线性增长关系,其平均线热膨胀系数aα和平均体热膨胀系数αV分别为1.14×10-5K-1和3.42×10-5K-1,两者之间符合立方晶系关系式,即3αa=αV;化合物CrSi2的点阵参数随温度升高而显著增大,其中沿a轴和c轴的平均线热膨胀系数及平均体热膨胀系数分别为αa=0.96×10-5K-1,cα=0.73×10-6K-1和αV=2.45×10-5K-1,三者之间符合六方晶系关系式,即2αa+cα=αV;化合物CrSi2沿a轴方向的线热膨胀系数远大于沿c轴方向的,呈较强的各向异性。     

MC尼龙和MC尼龙/纳米ZnO复合材料晶面间距的膨胀系数和收缩系数

采用原位聚合反应制备铸型(MC)尼龙6/纳米ZnO复合材料,并用动态高温X射线衍射(XRD)法对合成的MC尼龙/纳米ZnO复合材料进行研究,考察其在升温和降温过程中α<,1>和α<,2>晶面间距的变化、结晶结构的热稳定性.结果表明,随着温度的升高,MC尼龙的α<,1>(200)和α<,2>(002+202)晶面分别发生...     

Synthesis and thermal expansion hysteresis of Ca<Subscript>1-x</Subscript>Sr<Subscript>x</Subscript>Zr<Subscript>4</Subscript>P<Subscript>6</Subscript>O<Subscript>24</Subscript>

The low thermal expansion ceramic system, Ca_1-xSr{x}Zr₄P₆O₂₄, for the compositions with x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1 was synthesized by solid-state reaction. The sintering characteristics were ascertained by bulk density measurements. The fracture surface microstructure examined by scanning electron microscopy showed the average grain size of 2.47 μm for all the compositions. The thermal expansion data for these ceramic systems over the temperature range 25–800°C is reported. The sinterability of various solid solutions and the hysteresis in dilatometric behaviour are shown to be related to the crystallographic thermal expansion anisotropy. A steady increase in the amount of porosity and critical grain size with increase in x is suggested to explain the observed decrease in the hysteresis.     

Thermal expansion behaviour of barium and strontium zirconium phosphates

Ba_1.5-xSr_xZr₄P₅SiO₂₄ compounds withx = 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25 and 1.5, belonging to the low thermal expansion NZP family were synthesized by the solid state reaction method. The XRD pattern could be completely indexed with respect to space group indicating the ordering of vacancy at the divalent cation octahedral sites. The microstructure and bulk thermal expansion coefficient from room temperature to 800°C of the sintered samples have been studied. All the samples show very low coefficient of thermal expansion (CTE), withx = 0 samples showing negative expansion. A small substitution of strontium in the pure barium compound changes the sign of CTE. Similarly,x = 1.5 sample (pure strontium) shows a positive CTE and a small substitution of barium changes its sign.X = 1.0 and 1.25 samples have almost constant CTE over the entire temperature range. The low thermal expansion of these samples can be attributed to the ordering of the ions in the crystal structure of these materials     

FHA的热物性能及生物活性研究

采用沉淀-煅烧法制备了F掺杂HA的FHA(Ca10(PO4)6(OH)2-2xF2x,0≤x≤1)粉末。通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、高温膨胀仪,扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)以及模拟体液浸泡实验研究了F掺杂对FHA高温热稳定性,高温烧结性能,热膨胀系数和生物活性的影响。结果表明,F掺杂能够提高FHA的高温热稳定性,且随F掺杂量增加,其稳定性逐渐提高;少量F(x=0.25)掺杂提高了HA基体的烧结致密度,随F含量增加(x0.25),烧结致密度下降;F掺杂能降低FHA高温热膨胀系数(CET),随着F含量的增加,FHA的CET值减小。类骨磷灰石在块体表面的生长能力为FHAHAFA,其中x=0.5和0.75的FHA具有最好的生物活性。     

Ca0.5Sr0.5Zr4（PO4）6低膨胀陶瓷的抗热震性

Ｃａ０．５Ｓｒ０．５Ｚｒ４（ＰＯ４）６陶瓷热震后的强度行为和裂纹扩展依赖于材料的膨胀系数和轴膨胀特性，与Ａｌ２Ｏ３陶瓷的热震行为不同，ＣＳ陶瓷热震后的残留强度大于室温强度。作者提出裂纹部分闭合模式解释了这种现象。利用计算的有效裂纹长度分析了常温强度对临界淬冷温差Δｔｃ的影响。     

多元掺杂LaCoO_3基混合导体的制备与性能研究

为开发新型高性能中温固体氧化物燃料电池阴极材料,采用改进的固相法制备了Sr2+、Ca2+与Fe3+多元掺杂LaCoO3基稀土复合氧化物La0.8Sr0.1Ca0.1Co0.7Fe0.3O2.9(LSCCF81173)和La0.7Sr0.2Ca0.1Co0.8Fe0.2O2.85(LSCCF72182).利用EDS、XRD、TG-DTA、SEM及热膨胀法等技术,对制备样品的化学成分、物相结构、形成过程、显微组织及热膨胀系数等进行分析,并采用直流四端子法测量样品在25～850℃的混合电导率.XRD和SEM分析表明,经1200℃烧结,LSCCF81173和LSCCF72182样品均具有单一的菱方钙钛矿相和孔隙尺寸与分布较均匀的多孔结构;EDS结果证实,制备的样品中基本不含其他杂质元素;在25～500℃较低温度区间,混合电导率与温度的关系近似为直线,说明较低温阶段样品的导电行为符合小极化子导电机制,且具有较低的导电活化能(Ea=0.07584eV和0.07798eV);Ca2+、Fe3+的共同掺杂有利于降低其热膨胀系数,改善与电解质的热匹配性,并对其原因进行了初步分析.     

(Sm0.2Gd0.2Dy0.2Y0.2Yb0.2)3TaO7高熵陶瓷的制备及热物理性能

寻求具有良好热物理性能的新型陶瓷材料是热障涂层领域的研究热点之一.本研究采用固相反应法制备了(Sm0.2Gd0.2Dy0.2Y0.2Yb0.2)3TaO7高熵陶瓷材料,对其晶体结构、显微组织、元素分布、结构稳定性和热物理性能进行了研究.结果表明:制备的高熵陶瓷具有单一的缺陷萤石结构,元素分布均匀,晶粒尺寸在0.2～3μ...     

3D C/C复合材料的热膨胀性能

通过测定热膨胀系数(CTE),分析了不同密度以及高温处理前后热解炭基三维编织炭/炭复合材料(3DC/C复合材料)的热膨胀行为,并与PAN基炭纤维以及热解炭的热膨胀性能作了比较。结果表明:PAN基炭纤维在1200℃以后,出现明显的负膨胀。从室温到100℃,C/C复合材料呈负膨胀状态,CTE与密度成正比;从100℃到1000℃,C/C复合材料的CTE-温度曲线基本遵循热解炭基体的热膨胀规律变化;超过1000℃以后,CTE-温度曲线出现峰值,表明热解炭的膨胀受纤维的限制。复合材料的热膨胀行为由纤维和基体二者决定。