負(fù)熱膨脹化合物材料ZrW-,2-O-,8-的制備及研究.pdf

1、“負(fù)熱膨脹(NegativeThermalExpansion簡稱NTE)”材料具有與常規(guī)材料“熱脹冷縮”相反的特性，近幾年來引起了國內(nèi)外材料界的高度重視。ZrW208作為負(fù)熱膨脹化合物的典型，具有很強(qiáng)的各向同性負(fù)熱膨脹性能。若能把它與正的膨脹系數(shù)的材料進(jìn)行復(fù)合，設(shè)計(jì)出具有可控?zé)崤蛎浵禂?shù)的復(fù)合材料，在工業(yè)上的應(yīng)用具有重大意義。鑒于ZrW208獨(dú)特的特性和重要的應(yīng)用背景，本文圍繞著合成ZrW208材料這一課題開展相關(guān)的探索性工作，為后續(xù)研究

2、做好準(zhǔn)備。 本文選用液相合成法中的化學(xué)沉淀法和溶膠凝膠法(Sol-gel法)合成zrw208，取代傳統(tǒng)的使用存有工藝缺陷和純度難以提高的固相合成法。 采用化學(xué)沉淀法，以氯氧化鋯(ZrOCl2·8H20)、鎢酸(H2W04)、氨水(NH4·OH)為原材料成功地合成了單一的Zrw208粉末：使用熱處理溫度為¨50℃～1200℃，短時(shí)間內(nèi)可以生成較為單一的zrW208粉末。而且當(dāng)原材料Zr／W原子比為1：1.8的前驅(qū)體粉末經(jīng)過

3、1150℃保溫1.5h的熱處理工藝，獲得的Zrw208粉末純度最高；結(jié)合Zrw208前驅(qū)體的化學(xué)反應(yīng)、前驅(qū)體的熱重一差示掃描量熱分析(TG-DSC)、高溫X射線衍射分析(高溫XRD)、以及高溫?zé)崽幚碓嚇釉诔叵碌腦射線衍射分析oclm)，掌握了化學(xué)沉淀法合成Zrw208的高溫轉(zhuǎn)變過程。 通過掃描電鏡分析(SEM)，化學(xué)沉淀法合成的ZrW208粉末顆粒的形狀大致為多邊形，顆粒平均尺寸在2～5um之間；熱膨脹試驗(yàn)顯示ZrW208粉末

4、在30～164C溫度區(qū)間內(nèi)具有負(fù)的熱膨脹特性，平均線膨脹系數(shù)為-5．631×10～oC-i。 使用Sol-gel法，以氯氧化鋯(ZrOCl2·8H20)、鎢酸銨(N5H37W6024·H20)、氨水(NH4·OH)、濃硝酸(HN03)為原材料在較低溫度下可以合成ZrW208粉末：Sol-gel法顯著降低了ZrW208的合成溫度，在最高溫度為600℃，10～18h內(nèi)可以合成ZrW208粉末，但是前驅(qū)體粉末轉(zhuǎn)變不完全，還存在著無定形

5、粉末和W03雜質(zhì)。在600℃加長保溫時(shí)間，或者是提高熱處理溫度，都使生成的ZrW208粉末發(fā)生分解，最終粉末轉(zhuǎn)化成W03和Zr02兩種物質(zhì)。適當(dāng)降低合成溫度，則不能生成ZrW208粉末。可見Sol-gel法合成的ZrW208粉末對熱處理的溫度和時(shí)間比較敏感。經(jīng)SEM分析，使用Sol-gel法合成的粉末顆粒分布均勻，不易團(tuán)聚，且平均粒徑在0．1-0．2um左右。使用S01.gel法合成ZrW2O8的試驗(yàn)尚處于摸索階段，可參考的資料很少，因