无机晶体材料热膨胀系数理论计算及实验研究

发布时间：2021-07-10 06:35

　　为解决实验测量晶体材料热膨胀系数的局限性,文章介绍和发展了一种基于量子力学的理论计算方法。通过焦绿石结构陶瓷晶体材料热膨胀系数的实际计算,并与实验测量值比较,验证了理论计算的准确性和实用性,为快速计算晶体材料热膨胀系数提供了一种可靠的理论方法。 

【文章来源】：物理与工程. 2020,30(01)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

La2Zr2O7焦绿石晶体结构图(晶体学空间群227)

本文采用固相反应法制备测试样品,工艺流程简述如下:将所需的原材料氧化物粉末于800～1000℃煅烧1h,后根据要求按一定化学计量比混合,用无水乙醇作为混合介质,氧化锆为球磨介质球磨混料,转速为250～300rpm。球磨后对浆料进行旋转蒸发,然后置于120℃干燥箱干燥12h,过400目筛,在适当的温度下煅烧成预成相粉体。将固相法制备的陶瓷粉体采用压片机20MPa保压5min压制初始素坯,成型坯体经220MPa冷等静压2min后于干燥箱中放置24h,用于释放静压过程中产生的内应力。将制备的坯体在空气中采用无压烧结,烧结相关温度参数为室温至1000℃,升温速率为5℃/min,高温段1000℃至1600℃升温速率为3℃/min,烧结温度为1600℃,保温10h。降温速率为5℃/min,得到高致密陶瓷多晶样品,样品的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM) 微观形貌如图2所示,从图中可看出样品致密度高,晶粒发育良好,晶界清晰,无第二相出现。该结论可以进一步从X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)图谱(图3)中得到证实,从图3中可以看出,样品的X射线衍射峰尖锐,晶化完全,特别是(331)和(511)特征衍射峰表明其为有序焦绿石结构(空间对称群227)。随后根据测试仪器要求对样品尺寸进行加工,并完成平整度加工和表明抛光处理。图3 La2Zr2O7XRD衍射图谱

图2 La2Zr2O7 多晶陶瓷SEM表面形貌图本文中采用推杆法热膨胀仪(NETZSCH,德国,DIL 402PC)测量样品热膨胀系数,具体原理为采用高精度位移计测量样品在升温过程中的长度变化,从而计算出热膨胀系数。测试前要多次测试氧化铝标样,得到准确基线后再对待测样品进行测量,测试温度范围为室温到1500℃,升温速度为50℃ /min,测试气氛为空气。测试过程中要保持测试设备的高度稳定性,避免振动。

【参考文献】：
期刊论文
[1]矿物热膨胀系数计算的修正Ruffa法及其应用[J]. 廖立兵,李锁在.  矿物学报. 2003(04)
[2]矿物热膨胀的晶体化学研究综述[J]. 李锁在,廖立兵.  高校地质学报. 2000(02)



本文编号：3275393