Sc2W3O12粉體及其復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、自然界中，有一類物質(zhì)隨著溫度的變化出現(xiàn)了反常的“熱縮冷脹”現(xiàn)象，被稱為具有負(fù)熱膨脹(Negative thermal expansion，簡(jiǎn)稱為NTE)性質(zhì)。雖然人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了多種材料存在NTE現(xiàn)象，如冰、因瓦合金、沸石、PZN類鐵電陶瓷系列等，但這些材料“熱縮冷脹”幅度小，且響應(yīng)溫度范圍在低溫或者太窄，因此很難進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。自從20世紀(jì)90年代以來(lái)，性能優(yōu)良的NTE材料的發(fā)現(xiàn)引起了固體化學(xué)家、物理學(xué)家與材料科學(xué)家的濃厚興趣。Sleig

2、ht研究發(fā)現(xiàn)了化學(xué)通式為A2M3O12的鎢酸鹽與鉬酸鹽系列的NTE材料，其中Sc2W3O12在-263℃至927℃的溫度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出NTE性能，其NTE作用溫度范圍在目前所發(fā)現(xiàn)的負(fù)熱膨脹材料中是最寬的。Sc2W3O12這一性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的負(fù)熱膨脹材料有著很多的潛在應(yīng)用，既可單獨(dú)作為功能材料與結(jié)構(gòu)材料來(lái)使用，也可與正膨脹材料復(fù)合來(lái)制各零膨脹或熱膨脹系數(shù)可控的材料，在密封技術(shù)，生物，光學(xué)，電子，軍工，精密機(jī)械等領(lǐng)域都具有重要的研究與應(yīng)

3、用價(jià)值。
　　本文以Sc(NO3)3·6H2O，(NH4)10W12O41·xH2O和氧化石墨烯(GO)為原料，采用水熱法制各了Sc2W3O12粉體，實(shí)驗(yàn)表明，氧化石墨烯能夠有效提高Sc2W3O12的結(jié)晶度并控制其形貌，未添加氧化石墨烯合成出平均厚度0.5μm的片狀Sc2W3O12粉體，添加氧化石墨烯后在200℃水熱20小時(shí)，合成出結(jié)晶良好的Sc2W3O12/GO粉體，620℃熱處理10分鐘脫除氧化石墨烯后得到高純度的類十字架狀S

4、c2W3O12粉體。從室溫～1200℃范圍內(nèi)Sc2W3O12沒(méi)有出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變，也沒(méi)有出現(xiàn)熱分解，熱穩(wěn)定性較好，經(jīng)TMA測(cè)試，所制得粉體在室溫～800℃內(nèi)平均熱膨脹系數(shù)為-4.75×10-6K-1。
　　利用Sc2W3O12粉體具有較高熱穩(wěn)定性的特點(diǎn)開(kāi)展金屬基復(fù)合材料的制備及性能調(diào)控研究，將Cu粉，Al粉分別與Sc2W3O12按一定比例混合，用10Mpa壓力壓制成型，分別在600℃、300℃燒結(jié)3小時(shí)制備Cu/Sc2W3O12，Al/

5、Sc2W3O12復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)表明，為避免發(fā)生合金化，Cu/Sc2W3O12的燒結(jié)溫度為600℃，但檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cu的燒結(jié)不夠充分而呈疏松狀態(tài)，復(fù)合材料致密度不高，較大程度影響了Cu/Sc2W3O12復(fù)合材料的綜合性能;Al/Sc2W3O12的燒結(jié)溫度為300℃，X射線衍射分析與熱重差熱分析表明，所合成的Al/Sc2W3O12未發(fā)生合金化，復(fù)合材料的致密度較高，最高熱導(dǎo)率為48.666W/(m·K);通過(guò)調(diào)節(jié)Sc2W3O12的復(fù)合量，可