铝酸镧系列陶瓷的制备与性能研究

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彩色陶瓷在装饰品领域需求量大,但彩色陶瓷及陶瓷着色剂的体系较为单一,本文的目的在于制备镧系陶瓷颜料并探索该种陶瓷颜料单独成瓷的物理化学特性,以及用于ZrO2陶瓷和Al2O3陶瓷“着色”的可能性。采用固相高温烧结法在1350℃下制备了LaAl11-3xNi3XO18、LaAl11.76-2xNixTixO19、LaAl11.76-2xNixMnxO19和LaMgAl11-xCoxO19四种陶瓷颜料。将四种陶瓷颜料在1450℃的煅烧温度下烧结成瓷研究了其物化性能,并将该陶瓷颜料添加到氧化锆和氧化铝中探索了其应用性能。以氧化镧、氢氧化铝和氧化镍为原料利用高温固相法制备的LaAl11-3xNi3XO18材料,经过X射线衍射仪(XRD)对其物相组成进行了检测和分析,发现以六铝酸镧为主晶相,含有少量中间反应产物的衍射峰。利用色度仪和紫外可见光谱仪测量了该种材料的光学性能,探索了容纳着色离子的饱和点,并利用布洛维硬度计测量了所制样品的机械性能,发现该种材料具有较高的断裂韧性但是硬度较低。利用场发射扫描电镜对该材料的微观形貌进行了分析,发现晶粒为板状结构,以垂直镜面方向无序堆积,晶粒在1μm以下,烧结致密。制备的LaAl11.76-2xNixTixO19材料,经过X射线衍射仪、色度仪和紫外可见光谱仪发现具有类似LaAl11-3xNi3XO18的物相组成和光学性能。经过场发射扫描电镜对该材料的微观形貌进行了分析,发现晶粒为板状结构,以垂直镜面方向无序堆积,晶粒大于1μm,烧结致密。制备的LaAl11.76-2xNixMnxO19材料,经过X射线衍射仪发现具有类似LaAl11-3xNi3XO18的物相组成和光学性能。经过色度仪和紫外可见光谱仪检测发现样品的反射率几乎为零,代表颜色的a*和b*值均接近0,样品呈现灰黑色。利用场发射扫描电镜对该材料的微观形貌进行了分析,发现晶粒为板状结构,以垂直镜面方向无序堆积,晶粒尺寸在1μm左右。以氧化钴、氢氧化铝和氧化镁为原料制备的LaMgAl11-xCoxO19材料,经过X射线衍射仪(XRD)对其物相组成进行了检测和分析,发现以镁基六铝酸镧为主晶相,还有部分CoAl2O4和LaAlO3的相。采用色度仪和紫外可见光谱仪检测了样品的光学性能,发现样品对蓝色光有很强的反射,杂色调a*接近于0,蓝色调-b*值达到30以上,样品呈现深蓝色。利用场发射扫描电镜对该材料的微观形貌进行了分析,发现晶粒为板状结构,并且伴随有晶界融合现象。选取颜色效果最好的LaMgAl11-xCoxO19(x=1.0)陶瓷颜料,探索了烧结温度对该样品的颜色影响,研究发现烧结温度升高能够提高样品的明亮度以及蓝色调,但温度超过1450℃以后,该影响变小甚至接近0。将陶瓷颜料利用机械方法分别和氧化锆和氧化铝充分混合,利用高温固相反应法制备了氧化铝和氧化锆陶瓷,经过X射线衍射仪(XRD)对其物相组成进行了检测和分析,发现陶瓷颜料相分别可以和氧化锆、氧化铝相共同存在。利用色度仪和紫外可见光谱仪测量了制备的彩色陶瓷样品的光学性能,与陶瓷颜料的颜色相比几乎没有变化,验证了该陶瓷颜料的着色能力。
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