纳米陶瓷粉体的制备及其电场辅助烧结研究

发布时间：2017-08-01 22:05

  本文关键词：纳米陶瓷粉体的制备及其电场辅助烧结研究

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【摘要】：烧结是陶瓷材料制备过程中一个十分重要的环节。然而,陶瓷材料的烧结致密化温度普遍较高,且烧结时间长,使得陶瓷材料的制备能耗大;长时间的高温烧结易使晶粒发生异常长大,造成微结构的不均匀,降低其物理化学性能。因此,降低陶瓷材料的烧结温度,缩短烧结时间具有重要的意义。先是制备出了ZrO_2,ZrO_2-Al_2O_3和ITO纳米颗粒粉体,探讨了制备条件对陶瓷粉体的相变、形貌、尺寸和团聚状况的影响。此后,我们研究了ZrO_2和ZrO_2-Al_2O_3纳米粉体在电场辅助下的烧结行为,探讨了电场强度,电流密度对陶瓷致密化过程的影响规律。研究发现,采用高分子网络凝胶法制备ZrO_2粉体时,随着A:Zr(A为丙烯酰胺)摩尔比的增加,粉体的粒径减小,团聚程度降低。在电场辅助烧结ZrO_2陶瓷的过程中,在一定烧结温度下,电流会急剧增大,电场强度越大,电流发生突变的温度越低。设置电场强度为300 V/cm,在不同的电流密度下对ZrO_2样品在800oC烧结1 h,发现随着电流密度的增加,样品的相对密度和晶粒尺寸也会随之增加。采用高分子网络凝胶法制备Al_2O_3-ZrO_2粉体时,随着A:Al-Zr摩尔比的增加,粉体的粒径减小,团聚程度有所降低。在电场辅助烧结Al_2O_3-ZrO_2陶瓷的过程中,研究发现,当粉体中Al_2O_3和ZrO_2摩尔比为2/1时,通过样品的电流密度开始时随着温度的升高而缓慢增大,通过陶瓷坯体的电流不足以使样品烧结致密;当粉体中Al_2O_3和ZrO_2摩尔比为1/2时,样品中电流密度在一定的烧结温度下急剧增大,且随着电场强度的增大,电流密度发生突变的温度显著降低。在外加电场强度为630 V/cm,电流密度为15 A/cm2的条件下,在965oC下烧结1 h可以得到相对密度为98.2%Al_2O_3-ZrO_2复合陶瓷。用高分子网络凝胶法制备了ITO纳米粉体时,当A:In为60:1的时候制得的纳米粉体团聚严重,颗粒形状不规则,平均粒径为52 nm;当A:In为120:1时,所得纳米粉体颗粒尺寸分布窄、团聚轻,平均颗粒尺寸为9 nm。
【关键词】：ZrO_2 ZrO_2-Al_2O_3 ITO 高分子网络凝胶法 电场辅助烧结
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 纳米陶瓷粉体的制备10-19
• 1.2.1 纳米ZrO_2粉体的制备10-15
• 1.2.2 Al_2O_3-ZrO_2纳米粉体的制备15-17
• 1.2.3 氧化铟锡纳米粉体的制备17-19
• 1.3 纳米粉体的团聚与分散19-20
• 1.4 纳米陶瓷的烧结20-21
• 1.4.1 纳米氧化锆陶瓷的烧结20-21
• 1.4.2 纳米氧化锆-氧化铝复合陶瓷的烧结21
• 1.5 课题研究的目的和意义21-22
• 1.6 主要研究内容22-23
• 第二章 纳米陶瓷材料的的测试技术23-26
• 2.1 X射线衍射分析23-24
• 2.1.1 X射线的定量分析23
• 2.1.2 晶粒尺寸的测量23
• 2.1.3 结晶度的测量23-24
• 2.2 透射电子显微镜24
• 2.3 扫描电子显微镜24-25
• 2.4 能谱仪25-26
• 第三章 ZrO_2纳米粉体的制备及电场辅助烧结研究26-39
• 3.1 实验试剂26
• 3.2 主要实验仪器26-27
• 3.3 高分子网络凝胶法制备ZrO_2纳米粉体27-28
• 3.4 高分子网络凝胶法的原理及优缺点28
• 3.5 氧化锆陶瓷坯体的制备28
• 3.6 实验结果与分析28-31
• 3.7 电场辅助烧结ZrO_2陶瓷研究31-37
• 3.8 电场辅助烧结的作用37-38
• 3.9 电场辅助烧结的原理38
• 3.10 本章小结38-39
• 第四章 ZrO_2-Al_2O_3纳米粉体的制备及其电场辅助烧结研究39-48
• 4.1 实验原料及设备39
• 4.2 实验过程39-40
• 4.3 实验结果与分析40-43
• 4.4 电场辅助烧结ZrO_2-Al_2O_3陶瓷研究43-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 ITO纳米粉体的制备48-52
• 5.1 实验试剂48
• 5.2 实验过程48-49
• 5.3 实验结果与分析49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论与展望52-54
• 参考文献54-60
• 攻读硕士学位期间的研究成果60-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 肖长江;邓湘荣;栗正新;;纳米陶瓷的特性和烧结方法研究进展[J];硅酸盐通报;2011年01期

2 张旺玺;袁祖培;;溶胶—凝胶法制备钇掺杂纳米氧化锆[J];中原工学院学报;2010年05期

3 林道辉;冀静;田小利;刘妮;杨坤;吴丰昌;王震宇;;纳米材料的环境行为与生物毒性[J];科学通报;2009年23期

4 邓小玲;陈清清;孟建新;;铟锡氧化物纳米粉体的低温溶剂热法制备[J];无机化学学报;2009年06期

5 周国强;陈春英;李玉锋;李炜;高愈希;赵宇亮;;纳米材料生物效应研究进展[J];生物化学与生物物理进展;2008年09期

6 黄红燕;邵忠财;王国营;艾红军;;溶胶共沉淀法制备氧化锆氧化铝复合粉体[J];材料研究学报;2008年03期

7 王献忠;;纳米陶瓷研究现状及技术发展[J];萍乡高等专科学校学报;2005年04期

8 张莉芹,袁泽喜;纳米技术和纳米材料的发展及其应用[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2003年03期

9 骆锋,阮建明,邹俭鹏,刘建本,李亚军,宋春艳;微乳法制备氧化锆纳米粉体[J];硬质合金;2003年02期

10 雷燕,熊惟皓;陶瓷材料纳米烧结研究进展[J];材料导报;2003年05期

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本文编号：606372