化学共沉淀法制备Sc_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2纳米陶瓷粉末及其高温相稳定性

以(ZrOCl2·8H2O、Y(NO3)3·6H2O和Sc2O3为原料,聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用化学共沉淀法制备YSZ(yttrium stabilized zirconia)(名义成分为4.5%Y2O3-ZrO2)与Sc-YSZ(名义成分为0.6%Sc2O3-YSZ)2种纳米复合陶瓷粉末(Y2O3和Sc2O3的含量均为摩尔分数),经过压制成形后在不同温度下烧结。通过透射电镜、X射线衍射等对粉末进行表征,研究其高温下相的稳定性。结果表明:前躯体粉末在600℃煅烧2 h后都呈单一的非平衡四方相结构。采用正向滴定法制备的0.6%Sc2O3-YSZ粉末粒径约为30 nm,粉末团聚严重,有许多大的团聚体,反向滴定法制备的0.6%Sc2O3-YSZ粉末粒径约20 nm,粉末团聚少。YSZ在1 200℃烧结100 h后,呈平衡四方相,并有立方相产生在1 300℃烧结100 h后,平衡四方相不稳定,产生立方相和少量单斜相;在1 400℃烧结100 h后,四方相全部转变为单斜相和立方相。而Sc-YSZ粉体在1 200、1 300和1 400℃下烧结100 h后都始终保持单一的非平衡四方相结构。因此在YSZ中添加少量Sc2O3可提高其相的稳定性。