空心氧化锆多孔陶瓷的制备及性能研究
发布时间：2022-12-18 18:05
多孔氧化锆陶瓷具有低密度、良好的化学稳定性、热稳定性和较低的热导率等优点,在高温隔热领域有着广泛的应用前景。为了进一步降低热导率,本论文以具有更低密度的微米级空心氧化锆微球为原料,研究掺杂空心氧化锆微球的热稳定性及其多孔陶瓷的制备方法和性能。本论文通过溶剂热法合成了分别掺钇、铈、镧和铝的微米级空心氧化锆微球;利用X射线衍射分析仪、能谱分析仪、Scherrer公式以及扫描和透射电子显微镜分别研究了掺杂空心微球的物相、元素组成、晶粒尺寸和微观形貌;基于锆和钇的合成原料摩尔配比10:1的空心微球以及叔丁醇基凝胶注模工艺成功制备了块体多孔陶瓷材料;利用扫描电子显微镜、阿基米德排水法、电子万能试验机和激光导热仪分别测试了多孔陶瓷的孔隙结构、孔隙率、体积密度、抗压强度和室温热导率,并分析了烧结温度和固含量的影响规律。主要结论归纳如下:（1）分别掺入空心氧化锆微球的钇、铈、镧和铝有效抑制了氧化锆晶粒在高温下的生长,改善了空心氧化锆微球经高温处理后的破碎现象,有效提升了其热稳定性。合成掺钇、铈、镧和铝空心微球的最佳摩尔比分别为Zr:Y=10:1、Zr:Ce=10:2、Zr:La=10:10、Zr:Al...
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 氧化锆的结构与热稳定性
1.1.1 氧化锆的结构
1.1.2 氧化锆的热稳定性研究
1.2 空心氧化锆微球
1.2.1 空心氧化锆微球的特点及其热稳定性
1.2.2 空心氧化锆微球的制备
1.3 多孔氧化锆陶瓷的研究现状
1.3.1 有机泡沫浸渍法
1.3.2 添加造孔剂法
1.3.3 发泡法
1.3.4 冷冻干燥法
1.3.5 凝胶注模法
1.4 论文研究意义与主要内容
第二章 实验材料与研究方案
2.1 论文研究路线图
2.2 实验材料与设备
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验设备
2.3 样品制备
2.3.1 空心氧化锆微球的制备
2.3.2 空心氧化锆多孔陶瓷的制备
2.4 表征与测试
2.4.1 物相与晶粒尺寸分析
2.4.2 显微结构与成分分析
2.4.3 多孔陶瓷孔径尺寸分析
2.4.4 密度与孔隙率测试
2.4.5 抗压强度测试
2.4.6 室温热导率测试
第三章 掺杂对空心氧化锆微球组成和形貌的影响
3.1 掺钇空心氧化锆微球
3.1.1 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.1.2 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.1.3 掺钇空心微球的形成机理分析
3.2 掺铈空心氧化锆微球
3.2.1 铈含量对空心微球的影响
3.2.2 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.2.3 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.3 掺镧空心氧化锆微球
3.3.1 镧含量对空心微球的影响
3.3.2 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.3.3 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.4 掺铝空心氧化锆微球
3.4.1 铝含量对空心微球的影响
3.4.2 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.4.3 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.4.4 掺铝蛋黄结构微球的形成机理分析
3.5 本章小结
第四章 空心氧化锆多孔陶瓷的形貌与性能研究
4.1 烧结温度对形貌和孔隙率的影响
4.2 固含量对形貌和孔隙率的影响
4.3 空心氧化锆多孔陶瓷的力学性能研究
4.4 空心氧化锆多孔陶瓷的室温热导率
4.5 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文与成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化铈和氧化钪掺杂对氧化锆材料中点缺陷的影响[J]. 陶景超. 上海师范大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]直接发泡法制备ZrO2纤维增强的ZrO2闭孔泡沫陶瓷[J]. 代德美,刘和义,吴哲,刘聪. 真空电子技术. 2017(05)
[3]La2O3和Y2O3掺杂ZrO2复合材料的高温相稳定性、抗烧结性及热导率[J]. 苏正夫,刘怀菲,王雅雷. 复合材料学报. 2015(05)
[4]航天飞行器热防护系统的一体化设计[J]. 范绪箕. 航天器工程. 2014(03)
[5]造孔剂添加量对凝胶注模成型工艺制备8YSZ多孔陶瓷性能的影响[J]. 刘瑞平,汪长安. 稀有金属材料与工程. 2013(S1)
[6]氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究[J]. 张鑫,彭浩然,张春鸣,胡丹丹,冀晓鹃,章德铭,任先京. 热喷涂技术. 2013(02)
[7]MnO2与TiO2对8YSZ低温烧结及性能的影响[J]. 胡海波. 稀有金属与硬质合金. 2012(04)
博士论文
[1]锆酸镧基热障涂层的制备及性能研究[D]. 徐春辉.中国地质大学 2018
硕士论文
[1]氧化锆纳米粉体的制备及其烧结性能研究[D]. 力国民.武汉理工大学 2011
[2]Al2O3掺杂3Y-TZP纳米粉体的制备及其材料强韧化机理的研究[D]. 齐亮.天津大学 2007
本文编号：3722514
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 氧化锆的结构与热稳定性
1.1.1 氧化锆的结构
1.1.2 氧化锆的热稳定性研究
1.2 空心氧化锆微球
1.2.1 空心氧化锆微球的特点及其热稳定性
1.2.2 空心氧化锆微球的制备
1.3 多孔氧化锆陶瓷的研究现状
1.3.1 有机泡沫浸渍法
1.3.2 添加造孔剂法
1.3.3 发泡法
1.3.4 冷冻干燥法
1.3.5 凝胶注模法
1.4 论文研究意义与主要内容
第二章 实验材料与研究方案
2.1 论文研究路线图
2.2 实验材料与设备
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验设备
2.3 样品制备
2.3.1 空心氧化锆微球的制备
2.3.2 空心氧化锆多孔陶瓷的制备
2.4 表征与测试
2.4.1 物相与晶粒尺寸分析
2.4.2 显微结构与成分分析
2.4.3 多孔陶瓷孔径尺寸分析
2.4.4 密度与孔隙率测试
2.4.5 抗压强度测试
2.4.6 室温热导率测试
第三章 掺杂对空心氧化锆微球组成和形貌的影响
3.1 掺钇空心氧化锆微球
3.1.1 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.1.2 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.1.3 掺钇空心微球的形成机理分析
3.2 掺铈空心氧化锆微球
3.2.1 铈含量对空心微球的影响
3.2.2 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.2.3 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.3 掺镧空心氧化锆微球
3.3.1 镧含量对空心微球的影响
3.3.2 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.3.3 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.4 掺铝空心氧化锆微球
3.4.1 铝含量对空心微球的影响
3.4.2 空心微球物相组成与晶粒长大分析
3.4.3 煅烧温度对空心微球形貌的影响
3.4.4 掺铝蛋黄结构微球的形成机理分析
3.5 本章小结
第四章 空心氧化锆多孔陶瓷的形貌与性能研究
4.1 烧结温度对形貌和孔隙率的影响
4.2 固含量对形貌和孔隙率的影响
4.3 空心氧化锆多孔陶瓷的力学性能研究
4.4 空心氧化锆多孔陶瓷的室温热导率
4.5 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文与成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化铈和氧化钪掺杂对氧化锆材料中点缺陷的影响[J]. 陶景超. 上海师范大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]直接发泡法制备ZrO2纤维增强的ZrO2闭孔泡沫陶瓷[J]. 代德美,刘和义,吴哲,刘聪. 真空电子技术. 2017(05)
[3]La2O3和Y2O3掺杂ZrO2复合材料的高温相稳定性、抗烧结性及热导率[J]. 苏正夫,刘怀菲,王雅雷. 复合材料学报. 2015(05)
[4]航天飞行器热防护系统的一体化设计[J]. 范绪箕. 航天器工程. 2014(03)
[5]造孔剂添加量对凝胶注模成型工艺制备8YSZ多孔陶瓷性能的影响[J]. 刘瑞平,汪长安. 稀有金属材料与工程. 2013(S1)
[6]氧化铈稳定纳米氧化锆高温性能的研究[J]. 张鑫,彭浩然,张春鸣,胡丹丹,冀晓鹃,章德铭,任先京. 热喷涂技术. 2013(02)
[7]MnO2与TiO2对8YSZ低温烧结及性能的影响[J]. 胡海波. 稀有金属与硬质合金. 2012(04)
博士论文
[1]锆酸镧基热障涂层的制备及性能研究[D]. 徐春辉.中国地质大学 2018
硕士论文
[1]氧化锆纳米粉体的制备及其烧结性能研究[D]. 力国民.武汉理工大学 2011
[2]Al2O3掺杂3Y-TZP纳米粉体的制备及其材料强韧化机理的研究[D]. 齐亮.天津大学 2007
本文编号：3722514
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3722514.html
