Ca1-xBaxZr4(PO4)6磷酸盐陶瓷材料的热膨胀特性

Ca1-xBaxZr4(PO4)6(0≤X≤1.0)属于NZP族磷酸盐陶瓷材料,它是新的一类低热膨胀陶瓷材料。研究发现CaZr(PO4)6(X=0)及BaZr4(PO4)6(X＝1)时的轴膨胀特性正好相反,因此当X为某一值时热膨胀系数将为零。本研究采用共沉淀法合成了Ca1-xBaxZr4(PO4)6磷酸盐陶瓷材料,当X＝0时,热膨胀系数为－0．86×10-61／℃;当X＝0．25时热膨胀系数为2．7×10-61／℃;当X＝0．75时其热膨胀异向性最小。为了得到热膨胀异向性和热膨胀系数均小的Ca1-xBaxZr4(PO4)6磷酸盐陶瓷材料,X应在0．6至0．9之间,并通过控制烧结条件抑制晶粒的生长。     

Al2-xYxW3O12的合成与热膨胀特性的研究

近零及负热膨胀材料有诸多的潜在应用领域,而具有负热膨胀效应的A2M3O12系列材料在较宽的温度范围,易于通过组份变化调整其热膨胀系数.本文首次使用共沉淀法合成了Al2-xYxw3O12(x=0～2)系列粉体材料.经X射线衍射分析证明Al2W3O12和Y2W3O12能完全固溶形成二元固溶体,采用PowderX软件对Al2-xYxW3O12的晶胞参数进行计算,结果表明室温下随着稀土钇(Y)含量的增加,晶体的晶胞参数与晶胞体积逐渐增加.高温X射线衍射结果表明,随着稀土钇(Y)含量的增加,Al2-xYxW3O12的本征热膨胀系数逐渐由正到负变化.热机械分析(TMA)压缩法测定其宏观热膨胀系数,发现通过调整材料的组成,可以将其热膨胀系数控制为一定的正值、负值或零.但是由于其结构的各向异性,多晶陶瓷内部存在的微裂纹使热膨胀曲线出现较大的滞后环.     

Sm_(2-x)Y_xZr_2O_7陶瓷材料结构及热物理性能研究

采用固相合成法制备了Sm_(2-x)Y_xZr_2O_7陶瓷材料,分别对材料的物相组成、显微结构、热导率及热膨胀性能进行表征。结果表明,Sm_(2-x)Y_xZr_2O_7陶瓷材料(x≤0.8)的晶体结构为立方烧绿石结构,晶粒尺寸为1~3μm,室温~1 200℃范围内,陶瓷材料的热膨胀系数11.0×10~(-6)K~(-1),随着x值的增大,热扩散系数逐渐降低,热导率低至1.50 W/(m·K),显示出良好的热物理性能。     

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．     

脉冲激光沉积ZrW_2O_8/ZrO_2复合薄膜及其靶材制备

采用化学共沉淀法合成26wt%ZrW_2O_8/ZrO_2近零膨胀复合陶瓷靶材,并以脉冲激光法在石英基片上沉积制备了ZrW_2O_8/ZrO_2复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、扫描电子显微镜(SEM)研究了复合靶材的晶体结构、热膨胀性能和致密度,同时也探索了热处理温度对复合薄膜的相组成和表面形貌的影响.结果表明:合成的靶材由α-ZrW_2O_8和m-ZrO_2组成,26wt%ZrW_2O_8/ZrO_2复合靶材在30℃～600℃的热膨胀系数为-0.5649×10~(-6)K~(-1),近似为零,且靶材致密、均匀;脉冲激光沉积制备的薄膜为非晶态,表面平滑、致密,随着热处理温度的升高,薄膜开始结晶,在1200℃热处理6min后得到纯ZrW_2O_8/ZrO_2复合薄膜,且两相物质在膜层中分散均匀,结晶后的薄膜存在一些孔洞缺陷.     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Pr_(2-x)Sr_xCoO_(4+δ)的制备及性能研究

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Pr2-xSrxCoO4+δ(x=0.8,1.0,1.2).通过XRD、SEM、热膨胀法、直流四探针法、交流阻抗谱法和循环伏安法对该体系材料的晶体结构、热膨胀系数、电导率和电化学性能进行了研究.结果表明,合成的粉体均形成了单相K2NiF4结构,Pr0.8Sr1.2CoO4+δ与电解质材料Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)在1100℃空气气氛下混合烧结,未生成杂相.材料的热膨胀系数随着Sr含量的增加而升高.800℃时样品的电导率均大于100S/cm.随着Sr含量的增加,极化电阻减小,Pr0.8Sr1.2CoO4+δ在空气中的极化电阻最小,700℃为0.29Ω·cm2。     

SOFC阴极材料La0.7Sr0.3Co1-xFexNi0.1O3-δ的制备及其电化学性能探究

采用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Co1-xFexNi0.1O3-δ(x=0.3～0.6)系列阴极粉体.使用扫描电镜(SEM)观察了粉体形貌,并采用X射线衍射(XRD)和热膨胀仪对其物相结构及热膨胀性能进行探究,发现随着Fe元素掺杂量的增加,晶体结构未发生变化且热膨胀系数下降.进一步对材料进行了电导率测试以及电...     

补偿电价取代对(Bi1/2Na1/2)TiO3无铅压电陶瓷介电与压电性能的影响

采用传统陶瓷制备方法,制备出一种钙钛矿结构无铅新压电陶瓷材料(1-x)(Bi1/2Na1/2)TiO3-xBi(Mg2/3 Nb1/3)O3.研究了一种化合物Bi(Mg2/3 Nb1/3)O3中两种离子Bi3 和(Mg2/3Nb1/3)3 同时进行补偿电价取代对(Bi1/2Na1/2)TiO3陶瓷介电和压电性能的影响.X射线衍射分析表明,所研究的组成均能够形成纯钙钛矿(ABO,)型固溶体.陶瓷材料的介电常数-温度曲线显示该体系材料具有明显的弛豫铁电体特征.适量的取代能提高材料的压电性能,在x=0.7%时压电常数d33=94 pC/N,x=0.9%时厚度机电耦合系数kt=0.46,为所研究组成中的最大值.该体系陶瓷具有较大的kt值和较小的kp值,具有较大的各向异性.     

制备方法对ZrO2-ZrW2O8复合材料的微观结构和热膨胀性能的影响

采用机械混合法、原位反应法和共沉淀法制备低热膨胀ZrO2-ZrW2O8(质量比为2:1)复合陶瓷材料.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)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,不同方法合成的复合材料的组元为均为α-ZrW2O8和m-ZrO2,加入ZrW2O8后,复合材料热膨胀系数明显降低.不同制备工艺对复合材料的均一度、致密度和热膨胀系数有明显影响,其中采用共沉淀法合成的复合材料中ZrW2O8和ZrO2两种物相混合均匀,相对密度达88.91%,且颗粒细小规则,合成工艺简单.     

C/Al复合材料热膨胀与内应力研究

测试了碳纤维正交对称排布(0/90)增强铝基复合材料(x—y)面内热膨胀曲线和热膨胀系数,发现热处理状态对复合材料(x—y)面内热膨胀有影响。本文通过碳纤维正交对称排布增强复合材料内应力的分析,证实了导致热膨胀差异的主要原因是复合材料内部存在残余应力。     

填料对铋锌硼低熔封接玻璃膨胀系数的影响及其微结构研究

在匹配封接中,为确保材料和结构在冷热反复循环的稳定性和耐久性,需考察封接材料与基体材料的膨胀系数在工作温度范围内的匹配性,以使封接应力尽可能小。一般来说,低熔点玻璃封接温度越低,膨胀系数越大。为满足低温封接,同时膨胀系数小的实际需求,常常在低温封接玻璃粉中添加低膨胀耐火填料,制成复合型低温焊料。本文对比研究了堇青石、锆英石、β-锂霞石及锂铝硅(LAS)微晶玻璃4种填料对Bi₂O₃-ZnO-B₂O₃低熔封接玻璃膨胀系数的影响,并估算了各自的有效模量。结果表明:在添加量相同的情况下,堇青石填料调节作用最为显著;β-锂霞石、锂铝硅微晶玻璃虽然本身的线膨胀系数为负,但调节效果不理想,与堇青石相比略差;锆英石的有效模量值最大,但因其自身密度大,膨胀系数也大,调节效果不及另外3种填料。     

负热膨胀材料ZrW2O8及其复合材料研究进展

ZrW2O8是一种优良的各向同性负热膨胀材料。本文对ZrW2O8的晶体结构、负热膨胀特性和制备方法作了简要介绍,着重论述了以Cu／ZrW2O8、ZrO2／ZrW2O8和聚酰亚胺（Polyimide）/ZrW2O8为代表的ZrW2O8复合材料的研究现状。     

Sc2O3-Y2O3-ZrO2陶瓷材料热物理性能

采用固相合成法制备了6.3%Sc_2O_3-1.3%Y2O3-92.4%ZrO_2(摩尔分数)陶瓷材料。分别利用X射线衍射、示差扫描量热法、高温热膨胀仪和激光导热法对陶瓷材料的物相组成、高温相稳定性、热膨胀系数和热扩散等性能进行了表征。结果表明,经1600℃烧结6h,该陶瓷材料由单一的立方相结构组成,具有良好的高温相稳定性,热导率低于传统的6~8YSZ,是一种良好的热障涂层候选材料。     

(La1-xMgx)2Ce2O7-x的合成与热物理性能

Mg对La₂Ce₂O₇的掺杂可提高其热膨胀系数、降低其热导率, 从而改善其作为热障涂层材料的性能。采用溶胶-凝胶法制备了(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x系列组成样品。X射线测试表明: 当 0≤x≤0.4时, 所有(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x 样品均与La₂Ce₂O₇具有相同的缺陷萤石结构, 且晶胞参数随x的增大而递减; 当x?0.4时, 样品中出现MgO的峰。在组成相同的情况下, 样品(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x (0≤x≤0.4)的热膨胀系数随温度升高而增大, 而热导率随温度升高而降低。在相同温度下, 不同组成样品(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x (0≤x≤0.4)的热膨胀系数随x的增大而增大; 而样品的热导率则随Mg掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势。在此基础上, 探讨了Mg掺杂对La₂Ce₂O₇的物相、晶胞参数、热膨胀系数以及热导率的影响机理。     

A2(MO4)3型化合物的晶体结构与热膨胀性质的研究

采用固相化学反应方法成功合成了GdY(WO4)3，Gd2(MoO4)3,DyGd(MoO4)3,DyTb(MoO4)3利用高、低温X射线衍射方法对其结构及其晶胞参数随温度的变化进行了研究。结果表明 GdY(WO4)3,Gd2(MoO4)3,DyGd(MoO4)3,DyTb(MoO4)3化合物的晶胞体积均随温度的升高而增大，为正热膨胀系数材料。通过对其晶体结构进行认真分析并与负热膨胀系数材料Sc2(WO4)3的结构进行对比，认为这四种化合物分别属于α—Gd2(MoO4）3型和CaWO4(白钨矿)型的结构相：其结构相对致密，氧原子不再只是两配位，不满足产生负热膨胀必要的结构条件，因此所合成的材料没有产生负热膨胀效应。     

DTA measurements of normal-incommensurate phase transition in (NH4)2ZnCl4 and K2ZnCl4 crystals

Differential thermal analysis (DTA) was applied to determine the changes in enthalpy and entropy of (NH₄)₂ZnCl₄ and K₂ZnCl₄ crystals at their phase transition from the orthorhombic normal phase to the incommensurate phase. The temperature of this transition, T _i , is 406 K for (NH₄)₂ZnCl₄ and 555 K for K₂ZnCl₄ and the entropy changes (S/R) are 0.053 and 0.035, respectively. The low value obtained for S/R is characteristic of incommensurate phase transitions. The results were compared with the data reported for other crystals of the A₂BX₄ family. Thermal properties of the crystals of the A₂ZnCl₄ subgroup were found to the correlated with the length of A-Cl bonds.     

Sc2(WO4)3负热膨胀材料合成及其热性能

以分析纯SC2 O3和WO3为原料,采用分步固相法制备了负热膨胀材料SC2(WO,)3.采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分别对其产物进行物相分析和形貌观察;通过热重一差热分析(TGDSC)考察了粉体的热性能;分别采用变温X射线衍射结合Powder X软件以及利用热膨胀仪测定产物的平均热膨胀系数.结...     

Gd2Fe14Cr3化合物的本征磁致伸缩

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Gd2Fe14Cr3化合物的热膨胀性质及本征磁致伸缩性质.研究结果表明,Gd2Fe14Cr3化合物在294～692K范围内,具有单相的Th2Zn17型菱方相结构;磁测量的研究结果表明,Gd2Fe014Cr3化合物的居里温度约为540K,比其母合金Gd2Fe17高约30K;在452～512...     

混杂纤维复合材料热膨胀性能及混杂效应的研究

通过力学和热性能实验分析了混杂复合材料的混杂结构、混杂方式及界面状态与热膨胀性能的关系。给出了混杂复合材料混杂效应系数的估算公式，并进行了实验验证。分析了热效应对混杂效应的影响。发现层间和夹心混杂复合材料的热膨胀量随炭纤维相对含量的增加而减少；经过表面处理后的纤维层间混杂复合材料的热膨胀量明显大于未处理的混杂复合材料。研究结果对混杂复合材料的应用有重要的意义。