提高NZP族磷酸盐陶瓷材料耐热冲击性的研究

NZP族陶瓷材料是一类理想的热膨胀系数可设计的低热膨胀陶瓷 ,但由于同时具有较大的热膨胀异向性 ,导致材料内部易形成微裂纹 ,故耐热冲击性不理想。本研究通过调整材料的化学组成和添加晶粒生长抑制剂SiO2 ,研究了这两种途径对提高NZP族陶瓷KxSr1-x/ 2 Zr4 P6 O2 4 (0≤x≤ 2 ,简称KSZP)和Ca1-xBaxZr4 P6 O2 4 (0≤x≤ 1 ,简称CSZP)耐热冲击性的效果。实验结果表明 ,对于KSZP系列 ,调整组成可获得a2 0 / 10 0 0 =0 .8× 1 0 - 6 /℃的近零膨胀材料KSr1/ 2 Zr4 P6 O2 4 ,同时其热膨胀异向性也接近零 ,具有较好耐热冲击性 ;对CSZP系列而言 ,调整组成很难消除热膨胀异向性 ,提高耐热冲击性较为有效的途径是烧结过程中添加 3 %SiO2 适当抑制晶粒过度长大 ,避免产生过多的微裂纹     

NZP族多孔陶瓷的制备及性能研究

以不同化学组成的NZP族磷酸盐粉体为陶瓷骨料,采用添加造孔剂的方法,经干压成型,1100℃烧结制备出NZP族多孔陶瓷。对多孔陶瓷的显气孔率、抗压强度、耐热冲击性等进行了测定。结果显示:添加50%石墨制备的化学组成为Ca0.85Ba0.15Zr4(PO4)6的NZP族多孔陶瓷的显气孔率为23.47%,抗压强度为27.39MPa,室温～1000℃的平均线膨胀系数为0.8×10-6/℃,属于零膨胀材料,具有良好的耐热冲击性;比表面积为0.24m2g-1,可作为低比表面积催化剂载体使用。     

Ba1.5-xSrxZr4P5SiO24陶瓷的合成和热膨胀性能研究

本文采用固相反应法合成NZP结构陶瓷材料Ba1.5-xSrxZr4P5SiO24（0≤x≤1.5）,XRD分析表明,合成的试样为单相的NZP材料.Ba1.5-xSrxZr4P5SiO24晶胞参数a和c随温度的变化较为复杂,常温下其晶胞参数a随Sr含量x的增加变化不大,但c出现明显减小.25℃～800℃的体热膨胀测定表明,试样在x=0时呈现出负的热膨胀,而x=1.5时表现为正热膨胀;当x=1.0和1.25时,试样表现出近零的热膨胀.各组成试样除x=0时外,在25℃～300℃的范围内均表现出低的热膨胀系数.     

ZrSiO4颗粒/Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24基复相陶瓷的烧结行为及力学性能

本文对ZrSiO4颗粒/Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24基复相陶瓷的烧结行为及力学性能进行了研究.发现引入ZrSiO4相,可促进Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24基陶瓷的烧结,并抑制主晶相的晶粒长大.在Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24中引入10vol%ZrSiO4,可获得一种具有较高抗弯强度(197MPa)和较低热膨胀系数(1.54×10-6/℃)的NZP基复相陶瓷材料.     

添加剂对磷酸盐陶瓷Ca1-xBaxZr4(PO4)6热膨胀性能的影响

研究了烧结助剂ZnO,MgO和晶粒生长抑制剂SiO2对NZP族陶瓷材料Ca1-xBaxZr4(PO4)6（0≤x≤1，简称CBZP）热膨胀性能的影响。结果显示：不同添加剂对CBZP陶瓷的热膨胀系数和耐热冲击性均有较大影响，以ZnO为添加剂的CBZP系列陶瓷为低热膨胀材料，由于烧结过程中晶粒过度长大导致材料耐热冲击性不好；添加MgO，SiO2均会使该系列陶瓷的平均线膨胀系数明显升高，其耐热冲击性优于前者。     

Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24陶瓷的烧结

本文研究了ZnO烧结助剂对Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24陶瓷烧结行为的影响.ZnO的引入导致Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24陶瓷的液相烧结.引入3wt%ZnO,在1100℃保温1.5小时烧结,Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24陶瓷的相对密度可达99.1%.ZnO引入量过多或烧结时间过长,将导致二次再结晶,抑制Ca0.6Mg0.4Zr4P6O24陶瓷的致密化.     

Ca_(1-x)Sr_xZr_4P_6O_(24)陶瓷抗弯强度及介电性能研究

Ca1-xSrxZr4P6O24(x=0,0.5,1.0,简称CSZP)属于NZP族材料。用直接共沉淀法合成了CSZP粉体。粉料分别添加3%质量分数的ZnO和SiO2作为助烧剂在100MPa压力下单面加压成型,坯体在1100℃下无压烧结制成CSZP陶瓷。讨论了CSZP陶瓷的抗弯强度及介电性能(包括介电常数和介质损耗)与工艺参数间的关系,并用扫描电镜对陶瓷断面进行观察,用压汞仪对气孔率进行测试。实验测得Ca1-xSrxZr4P6O24(x=0,0.5,1.0)陶瓷的抗弯强度分别为74.96、108.06和72.18 MPa,介电常数为3.65、6.18和4.52,均属于低介电材料。     

负热膨胀陶瓷的性质、结构及薄膜的制备(英文)

简略地介绍了负热膨胀陶瓷材料的性质、结构,包括:β锂霞石、NaZr2P3O12(NZP)族、ZrW2O8族、ZrV2O7族、Sc2(WO4)3族、ReO3和Zn(CN)2.此外,还介绍了一些薄膜的制备工艺和性质.进一步的研究建议包括:控制材料的负热膨胀,改进制备L艺,特别是发展新的薄膜制备上艺和应用开发研究.     

K_2xBa_(1-x)Zr_4(PO_4)_6系统的合成及热膨胀行为

用固相反应法合成了属于NZP结构的K2xBa1-xZr4(PO4)6固溶体系统,采用逐步推进的最小二乘法对各组成的高温X射线衍射图作了仔细的指标化和精密点阵常数测定,精确计算了晶格常数随温度的变化。由轴向膨胀系数αa和αc计算得出的平均线膨胀系数α与由顶杆法热膨胀仪测得的陶瓷样品热膨胀系数基本吻合。     

In2W3O12陶瓷的相变特性及其负热膨胀性能（英文）

以分析纯In2O3和WO3为原料,采用固相反应法制备In2W3O12陶瓷。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪和热机械分析仪对样品的物相组成、微观结构、相变和热膨胀特性进行了表征。结果表明:在900℃烧结6h可制备出纯的单斜相In2W3O12陶瓷,In2W3O12陶瓷断面晶粒均匀,平均尺寸为4～6μm。In2W3O12陶瓷在253.34℃发生单斜相到斜方相的相转变,单斜相的In2W3O12陶瓷显示正热膨胀,在27～249℃,其平均热膨胀系数为16.51×10-6℃-1,斜方相的In2W3O12陶瓷显示负热膨胀,在273～700℃,其平均热膨胀系数为-3.00×10-6℃-1。     

NZP陶瓷增压器蜗壳隔热管的研制

NZP陶瓷具有低膨胀、低导热、高抗热震性，是用于隔热抗热震场合的理想材料，本文采用沉淀法合成CM粉料、等静压成型、分段烧成制度，成功地制备出NZP陶瓷增压器蜗壳隔热管。     

Thermal Expansion Anisotropy and Acoustic Emission of NaZr2P3O12 Family Ceramics

Most members of the NaZr₂P₃O₁₂ (NZP) family possess low, near zero, overall thermal expansion coefficients. However, they also exhibit anisotropy of axial thermal expansion. Some compounds have opposite anisotropy; for example, the a parameter of CaZr₄P₆O₂₄ contracts on heating and that of SrZr₄P₆O₂₄ expands, while the c parameter expands for the Ca compound and contracts for the Sr compound. The anisotropy of the axial thermal expansion of these materials is believed to induce microcracking. The acoustic emission method was employed here to detect microcracking in ceramics due to the axial thermal expansion anisotropy. Acoustic signals were observed during cooling of the Ca and Sr compounds from 500°C, and Na and K compounds from 600°C. On the other hand, no acoustic emission signal is detected in Ca_0.5Sr_0.5Zr₄P₆O₂₄ ceramics, in which the lattice parameters a and c remain nearly unchanged in the temperature range of room temperature to 500°C. Thus, a direct correlation between microcracking of ceramics and their anisotropic axial thermal expansion coefficients was established by employing acoustic emission monitoring techniques.     

磷酸锆钠族（NZP）材料的结构,离子取代及低膨胀

本文概述了ＮＺＰ材料的结构,离子取代,低膨胀机理和性质,并进一步指出了制备近零膨胀,低热膨胀各向生ＮＺＰ材料的方法。     

Synthesis and Thermal Expansion of MZr4P6O24 (M=Mg, Ca, Sr, Ba)

MZr₄P₆O₂₄ (M=Mg, Ca, Sr, Ba), which belongs to a new, low-thermal-expansion family of materials known as [NZP] or [CTP], were synthesized by solid-state reaction (oxide mixing) and sol-gel methods, and their sinterability in two cases was investigated and compared. Thermal-expansion measurements were made on sintered samples by dilatometry, high-temperature X-ray diffractometry, and the laser speckle technique. An anisotropy in axial thermal-expansion coefficients was observed in these materials. CaZr₄P₆O₂₄ and SrZ₄P₆O₂₄ showed reverse anisotropy as well as opposite bulk thermal expansion; i.e., CaZr₄P₆O₂₄ had negative bulk thermal expansion and SrZr₄P₆O₂₄ positive bulk thermal expansion in the temperature range 25° to 500°C. The microstructure of the sintered samples was also examined by scanning electron microscopy.     

Ca1-xSrxSn4(PO4)6粉料的制备及膨胀特性

介绍了NZP晶体化学结构、组成、粉料制备、应用等方面的研究进展 ,并指出目前存在的问题。根据NZP晶体化学近零膨胀的特性 ,设计出 2个新的组成———SSP ,CSP及 3种固溶体。采用水热法和共沉淀法合成物相 ,并对粉体进行粒度分析 ,X ray衍射物相鉴定 ,IR结构分析 ,SEM形貌观察 ,测量了CSP/SSP热膨胀系数及力学强度     

CaZr4—xTix（PO4）6（CZTP）的热膨胀

探讨了ＣａＺｒ４－ｘＴｉｘ（ＰＯ４）６（ＣＺＴＰ）离子置换与热膨胀的关系，随着Ｘ的增加，晶格参数ａ和ｃ减小，热膨胀系数αａ由负值变为正值，其平均的晶格膨胀系数大大增加，因而明显增大了ＣＺＴＰ系更的热膨胀系数。     

Thermophysical Properties of NZP Ceramics (A Review)

Data on the thermophysical properties of NZP ceramics with the NaZr₂(PO₄)₃-type structure are summarized. A system of thermal expansion regularities is proposed making it possible to predict NZP materials with controllable thermal expansion, including ultralow expansion with near-zero anisotropy. The thermodynamic functions of the reactions of synthesis of NZP phosphates are calculated and the applicability of ceramic technology is justified. It is proposed to use NZP ceramics as heat-insulating materials capable of working under abrupt temperature shifts.     

新型NZP族介孔磷酸盐分子筛CaZr_4(PO_4)_6的制备及表征

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethyl ammonium bromide,CTAB)为模板剂,采用添加有机酸的无机溶胶-凝胶工艺成功地合成了化学组成为CaZr4(PO4)6的磷酸锆钠族(NZP族)介孔分子筛。利用X射线衍射、N2吸附-脱附和高分辨率透射电镜等对合成产物的物相和孔结构特征进行了表征。结果表明:当n(CTAB):n(ZrO2)=(0.6～0.8):1(摩尔比)时,可获得孔的平均尺寸为8.5nm且具有短程有序孔道结构的结晶态介孔CaZr4(PO4)6,其比表面积可达67～80m2/g,孔容为0.17～0.21cm3/g。上述研究结果使长期以来被用于制备低热膨胀结构陶瓷的NZP族粉体材料的应用领域极有希望转向新型分子筛催化材料。     

Effect of Ionic Substitution on the Thermal Expansion of ZrTiO4

New oxide compounds with α-PbO₂ structure have been synthesized by solid-state reactions. These are derived from ZrTiO₄ and HfTiO₄ by a different kind of ionic substitution. The thermal expansion behavior of these phases was investigated by means of a dilatometer and an X-ray heating diffractometer. These measurements revealed rather low expansion for some of the Zr(Me³⁺/Me⁵⁺)O₄, solid solutions. This behavior is attributed to their high expansion anisotropy, which leads to extended formation of microcracks.     

经Al掺杂改性的介孔CaZr4（PO4）6的酸催化活性

对溶胶-凝胶法合成的NZP族介孔CaZr4(PO4)6进行Al掺杂改性,获得了一系列含Al的新型酸性催化剂样品Al-CaZr4(PO4)6。利用X射线衍射、X射线荧光、N2吸附-脱附和NH3的程序升温脱附等技术,表征了样品的物相、Al掺杂量、孔结构和表面酸性;以α-蒎烯的异构化为模型反应表征了样品的酸催化活性。结果表明:经适量Al掺杂改性后的CaZr4(PO4)6仍保持了均匀分布的介孔结构特征,与未经掺杂的CaZr4(PO4)6相比,表面酸性有明显提高。当掺杂的Al与CZP中Zr的物质的量的比分别为0.15和0.20时,获得的催化剂样品Al-CaZr4(PO4)6-0.15和Al-CaZr4(PO4)6-0.20在150℃下对α-蒎烯异构化反应的转化率可以达到40%～47%,而未经掺杂改性的介孔CaZr4(PO4)6在相同反应条件下对α-蒎烯异构化反应的转化率仅为3%,因此,Al掺杂改性可以显著提高介孔CaZr4(PO4)6的酸催化活性。