磷酸锆锌粉体及其低膨胀材料的研究

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1、磷酸锆锌粉体及其低膨胀材料的研究中文摘要低热膨胀是陶瓷材料的重要性能之一，本课题主要研究NZP族磷酸锆锌低膨胀陶瓷材料。这是一种比较新型的低膨胀陶瓷材料，通过组成设计可以实现膨胀系数的连续可调，因此具有很好的应用前景。本文研究了采用沉淀法合成磷酸锆锌[ZnZr4(P04)6]陶瓷粉体的工艺技术，并以合成的ZnZr4(P04)6陶瓷粉体为原料进一步制各了低膨胀陶瓷材料。实验以氧氯化锆(ZrOCl2-8H20)、磷酸二氢铵(NH4)H2P04、氨水(NH3·H20)和ZnS等为主要原料，采用沉淀工艺，经一定温度煅烧获得了磷酸锆锌粉体。粉体经干压成型和烧结进一

2、步制备了ZnZr4(P04)6低膨胀陶瓷材料。采用XRD、TG．DTA、SEM、IR、TEM等现代测试方法对反应料浆和粉体的结构和性能进行了研究，探讨了工艺参数与粉体品质的关系。对烧结样品进行SEM分析和热膨胀系数及力学强度等测试，研究了烧成制度和前期制粉工艺对磷酸锆锌材料力学和热学性能的影响。实验研究了加料顺序、pn值、溶液浓度、分散剂处理、沉淀物洗涤和烧成温度对磷酸锆锌粉体颗粒结构、形貌等的影响，探讨了烧成制度、添加剂的种类、剂量、添加方式等参数和实验条件对磷酸锆锌陶瓷性能的影响。着重讨论了pH值、料浆<电位及粉体平均粒径三者之间的关系，探讨了MgO

3、，ZnO和Si02为添加剂的致密化机理以及对磷酸锆锌陶瓷材料性能的影响，并通过复合添加MgO和Si02的方式克服了磷酸锆锌陶瓷材料力学强度低的弱点。通过实验与分析，最终采取正加料顺序，控制pH=9，采用低分子有机溶剂乙醇分散处理沉淀物，并将沉淀物在900~950℃温度范围内保温2小时，获得了纯度较高，粒度分布较窄的粉体，结晶较好的单相磷酸锆锌粉体，平均粒径在1．71un左右。磷酸锆锌添加适量添加剂于1200℃烧结2小时后：抗压强度为165．4MPa，热膨胀系数为磷酸锆锌粉体及其低膨胀材料的研究中文摘要1．1xlO。6／'C；复合添加4wt％MgO+2wt

4、％Si02，抗压强度为180．1MPa，热膨胀系数为1．2xlO■℃，获得的磷酸锆锌材料具有较高的力学强度和低的热膨胀系数。关键词：磷酸锆锌；共沉淀法：分散；合成温度；低膨胀性II作者：府晓燕指导老师：周竹发教授ResearchonZnZr4(e04)6powderandthelowthermalexpansionmaterialsAbstractonZnZr4(P04)6powderandthelowthermaleXDanslonmaterials，●·●'AbstractLowthermalexpansioncharacterisakindofim

5、portantperformancesforceramics．ZrlZr4(P04)6lowexpansionceramics诵mNZPstructureweremainlystudiedinthissubjectmatter．Asanewkindoflowexpansionmaterials，thethermalexpansioncoefficientofZnZr4(P04)6couldbeencontinuouslysettedbydesigrmingtheconstitution，SOhadagoodusingforeground．ZnZr4(P0

6、4)6powdersweresynthesizedbycoprecipitatemethodinthisstudy，andthelowexpansionceramichadbeenpreparedbyusingZnZr4(P04)6powdermadenattheearlierstage勰rawmaterials．ZnZr40'04)6powderhadbeensynthesizedbyusingZrOCl2‘8I-120，(NH4)H2P04，NH3。H20andZnS嬲rawmaterials．Thelowexpansionceramicwaspre

7、paredbydrypressingconfectioningandroomtemperaturecalcinationinlater．SomemesuringandtestingtechniquessuchasXRD，TG-DTA，SEM，IR，TEMhadbeenusedtoanalyzeandcharacterizethecompositionandmicrostructureoftheslurryandZnZr4(r04)6powder．Therelationshipamongthetechnologicalparametersandthequa

8、lityofpowderhadbeendiscussed．TheSEM，ther