CaZr4(PO4)6基低膨胀复合陶瓷的制备和性能研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzwxy105
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热膨胀性能是材料的基本性质。在航空航天等领域,当器件面临极端工作温度时,巨大的温差会使得材料产生较大的热膨胀形变,或者使材料发生不均衡热膨胀,导致器件内产生热应力,致使器件性能下降,甚至直接断裂和脱落,无法继续使用。因此,具有低热膨胀系数、良好抗热震性能的低膨胀陶瓷材料就成了航空航天等领域的研究热点。传统的低膨胀材料包括NZP族磷酸盐陶瓷、钛酸铝陶瓷、堇青石陶瓷等。NZP族磷酸盐陶瓷中的Ca Zr4(PO4)6陶瓷具有使用温度较高、化学性质稳定、制备时不容易产生杂相等优点,因而有希望成为航空航天材料的首选材料。但是,Ca Zr4(PO4)6陶瓷较差的力学性能限制了该材料的应用。这也是NZP族陶瓷材料的通病。针对其力学性能较差的缺点,本文采取了晶须增韧及快速热压烧结工艺改良Ca Zr4(PO4)6陶瓷。采用共沉淀法制备Ca Zr4(PO4)6陶瓷粉体,采用普通无压烧结和快速热压烧结进行陶瓷的烧制。对试样进行X射线衍射分析、扫描电镜分析、材料密度、抗弯强度及热膨胀系数测试。研究了材料组分及烧结工艺对材料的结构与性能的影响。(1)采用快速热压烧结工艺制备Ca Zr4(PO4)6陶瓷。探讨了新工艺的烧成制度,研究了保温时间、烧结温度、烧结压力对于材料的结构与性能的影响。经过对陶瓷烧结过程中的实时收缩量的分析,确定烧成段的保温时间为8分钟。快速热压烧结工艺会导致材料本体微裂纹的空间减少,这会提高材料的平均热膨胀系数。烧结的压力促进了材料的致密化,显著提高了材料的密度与抗弯强度。烧结温度的提高有利于陶瓷的致密化,最佳的烧结温度为1150℃、压力为50 MPa,制得的陶瓷的抗弯强度达到最大值94 MPa。陶瓷热膨胀系数为1.04×10-6/℃。(2)依据晶须增韧原理,利用Si Cw对Ca Zr4(PO4)6陶瓷进行补强增韧。讨论了Si Cw加入量和烧结温度对Ca Zr4(PO4)6-Si Cw复合陶瓷的结构与性能的影响。研究得到的最佳烧结温度为1400℃,温度提高到1500 oC会使材料分解。提高Si Cw加入量可以增强晶须增韧的效果,但同时也会影响陶瓷烧结的能力,所以,随着Si Cw加入量的增加,陶瓷的密度和力学性能呈现先上升后下降的趋势。在Si Cw加入量为5wt%时,材料的抗弯强度达到最大值,为56 MPa。此时,材料的热膨胀系数为0.501×10-6/℃。提高烧结温度对提高Ca Zr4(PO4)6-Si Cw复合陶瓷的致密度有利,但是,仅仅通过提高烧结温度很难达到Ca Zr4(PO4)6-Si Cw复合陶瓷的充分致密化。Ca Zr4(PO4)6-Si Cw复合陶瓷在烧结温度达到1500℃时发生分解。(3)采用了快速热压烧结工艺制备Ca Zr4(PO4)6-Si Cw复合陶瓷。探讨了新工艺的烧成温度制度,研究了烧结温度、烧结的压力、保温时间、和碳化硅晶须加入量对材料的结构与性能的影响。最佳的烧结温度和保温时间分别为1225℃、10 min。当碳化硅晶须加入量达到7.5wt%时,材料的抗弯强度达到124 MPa,热膨胀系数维持在较低的水平。快速热压烧结促进烧结的效应大于晶须抑制烧结,材料的晶粒比无压烧结试样的晶粒小。
其他文献
英语作为全球性语言,在国际交流和学习中的重要性日益显著。产出导向法是文秋芳同其课题组提出的一种具有中国特色的教学法。该教学法为解决我国外语学习中“学用分离”的现象,借鉴了国外外语教学理论和实践经验,同中国教育的实际情况相结合,为我国英语教学指出了可行的方向。本研究引入产出导向法用于高中写作教学,旨在探究通过产出导向法能否解决高中英语写作教学中存在的诸多问题,如写作积极性不高、语言表达不准确、文章结
学位
本论文利用溶胶-凝胶、硬模板、水热等方法合成了一系列由镍钼硫硒化物和空心碳球组成的纳米复合材料,研究目的是通过异质结构的构筑提高其电化学性能,并对其组分、形貌和结构进行调控,进而探求其在电化学催化、能源储存和转换等方面的应用,具体研究内容如下:1.空心碳球的合成及微观结构研究:采用模板法合成了单层和双层纳米空心碳球,研究了合成条件对空心碳球微观结构的影响。其中在合成单层纳米空心碳球时,通过改变刻蚀
学位
海洋工程的建设发展迅猛,但是,海洋工程的建设受到海洋环境的侵蚀,不仅增加了碳排放而且有更高的经济成本。海工混凝土(MC)中的主要胶凝材料是硅酸盐水泥。由于硫酸盐的侵蚀,它与水合铝酸钙(C-A-H)和氢氧化钙(CH)反应,形成膨胀的钙矾石和石膏,钙矾石和石膏的积累在混凝土孔隙上产生内应力,使其开裂和崩解。高抗硫酸盐硅酸盐水泥(HSRPC)体系是专门针对海洋环境而研究的特种水泥体系,与传统硅酸盐水泥相
学位
教师书面修正性反馈在写作教学中一直备受学界的关注。教师书面修正性反馈包括直接反馈、间接反馈和元语言反馈。尽管国内外已经有很多关于教师书面修正性反馈的研究,许多研究也证明了书面反馈有助于学生英语写作水平的提高,但究竟哪一种反馈更能有效提高学生的英语写作水平,研究者们仍然没有达到一个共识。而且相对于国内的研究,大多数研究者的关注点都放在大学生和高中生上,很少有研究者关注到教师书面修正性反馈对初中生英语
学位
本论文围绕二维石墨相氮化碳(g-C3N4)基纳米复合材料的合成及其在光电催化和超级电容器等领域的应用进行了系统研究,具体的研究内容如下:1.Ni离子驱动的聚合过程对g-C3N4形貌、微结构及其光电化学性质的影响本部分研究了Ni离子对层状g-C3N4的热聚合动力学、形貌、微观结构和光电性能的影响。由于Ni离子对聚合反应的影响,g-C3N4从纳米片逐渐转变为不规则的管状形貌,而最终g-C3N4产物的光
学位
语言学习者主要通过阅读来获得目标语言输入。阅读对英语教学和学习起着不可或缺的作用,但是目前初中英语阅读教学中依旧存在一些问题。有些学生反映他们不知道如何选择合适的阅读材料,有些学生对英语阅读不兴趣,学习动机也很弱。针对阅读材料的选择问题,克拉申(1981)提出了“窄式阅读”的概念。窄式阅读是指读者可以通过阅读许多有关同一主题,同一体裁或由同一位作者撰写的文章。在前人研究的基础上,笔者将窄式阅读应用
学位
人们普遍认为作为语言学习的基础的词汇同时直接影响着学习者的语言水平。学习者能否通过阅读习得词汇一直是二语习得领域的研究热点。重复阅读是指重复阅读短文直到达到一个满意的状态,在阅读研究中它在阅读流畅性和理解力方面得到了广泛的研究,但关于重复阅读与词汇习得的关系的研究却相对较少。基于加工深度理论和投入量假说,本文将词汇附带学习和重复阅读结合起来,旨在探讨重复阅读对高中生英语附带词汇学习的影响。在此基础
学位
电介质电容器由于具有高的功率密度,超快的电能充/放速率,工作稳定性好等优势在现代电子和电力系统中具有十分重要的地位,如新能源发电系统、混合动力汽车和医用除颤器等。近年来,关于电容器储能性能的研究日渐丰富,目前商用的聚合物BOPP储能密度低(<2 J/cm~3),并且适用温度不高(<80°C),极大限制了其在实际工作场合中的应用。相比之下,无机介电电容器具有能量密度相对较高、在较宽的工作温度范围内具
学位
随着建筑服役寿命的延长,建筑在环境作用下极易受到损坏,导致承载力下降,严重影响建筑的正常使用和安全可靠性。相比于拆除重建,加固改造因施工周期短,成本低等优势受到人们的青睐。普通硅酸盐水泥混凝土存在粘接强度低、干燥收缩大以及保水防水性能差的缺点,用于建筑结构加固时易开裂脱落,导致耐久性降低。因此,本论文用硫铝酸盐水泥作为胶凝材料制备加固混凝土,并使用PVA胶粉进行改性,以期获得一种保水性能良好、粘接
学位
新能源技术被公认为21世纪的高新技术,而电池行业作为新能源领域的重要一环,已经成为全球经济发展的重要组成部分。锂离子二次电池在近50年的发展当中,已经广泛应用于电子通讯,以及交通运输等各个领域。新技术的不断突破使得锂离子二次电池越来越接近于其理论容量,却还是难以满足社会高速发展的需要。基于此,具有高能量密度(2600 Wh kg–1)和理论比容量(1600 m Ah g–1)的锂硫电池(LSBs)
学位