立方ZrW2O8結(jié)構(gòu)類型化合物的制備及其熱膨脹性能研究.pdf

1、熱膨脹通常是指外界壓強(qiáng)不變的情況下,物體因溫度改變而發(fā)生的膨脹現(xiàn)象。絕大多數(shù)物質(zhì)溫度升高時(shí),體積增大,溫度降低時(shí),體積縮小,即熱脹冷縮現(xiàn)象。熱脹冷縮產(chǎn)生的熱應(yīng)力常影響器件的長(zhǎng)期使用。然而,有少數(shù)幾種材料,它們會(huì)隨著溫度的變化而“熱縮冷脹”,這一類材料稱之為負(fù)膨脹材料。若將負(fù)膨脹材料和正膨脹材料復(fù)合,可制備出膨脹系數(shù)可控的復(fù)合材料。這類復(fù)合材料必將有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 1996年美國(guó)學(xué)者M(jìn)ary TA等在《science》報(bào)道

2、ZrW2O8具有各向同性大的負(fù)熱膨脹系數(shù)。優(yōu)異的負(fù)膨脹性能和潛在的應(yīng)用前景,使ZrW2O8的基礎(chǔ)理論、物理性能、實(shí)驗(yàn)室制備及工業(yè)應(yīng)用等方面都得到了廣泛的研究。
　　 本論文用快速燒結(jié)合成技術(shù)制備了一系列具備立方相ZrW2O8結(jié)構(gòu)類型化合物Zr1-xMxW2O8(M=Hf,Sn,Y)及ZrO2／ZrW2O8復(fù)合材料,并對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試分析,結(jié)果如下:
　　 1、采用快速燒結(jié)技術(shù)制備了立方ZrW2O8結(jié)構(gòu)化合物和ZrO2／Z

3、rW2O8復(fù)合材料,該方法與其它合成方法相比,具有快速、節(jié)能、環(huán)保、低成本等優(yōu)點(diǎn),適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
　　 2、通過(guò)常溫XRD對(duì)Zr1-xMxW2O8結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,證明用Hf4+,Sn4+,Y3+取代Zr4+沒(méi)有破壞ZrW2O8特有的晶胞結(jié)構(gòu),但是導(dǎo)致了晶格常數(shù)的改變。說(shuō)明Zr1-xMxW2O8固溶體在常溫下和α-ZrW2O8具有相同的立方晶胞結(jié)構(gòu),空間群為P213。首次采用變溫Raman散射分析表明固溶體α相向β相轉(zhuǎn)變的

4、相變溫度隨Hf替代量的增加而升高,而隨Sn和Y替代量的增加而降低。
　　 3、采用快速燒結(jié)技術(shù)制備了可控?zé)崤蛎沍rO2／ZrW2O8復(fù)合材料。從拉曼光譜圖中可看出高溫?zé)Y(jié)制備ZrO2／ZrW2O8復(fù)合材料的組分為立方相α-ZrW2O8和單斜相m-ZrO2。變溫拉曼發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度高于430K時(shí),復(fù)合材料的拉曼峰在735 cm-1處顯著地減小。說(shuō)明ZrW2O8在430K發(fā)生相變:α-ZrW2O8→β-ZrW2O8。實(shí)踐證明,少量添加物