稀土摻雜對氧化鋁相變及力學性能的影響.pdf

1、稀土摻雜能夠有效改善亞穩(wěn)態(tài)氧化鋁的熱穩(wěn)定性，但穩(wěn)定機理尚存在爭議，基于此，本文分別研究了稀土La和Ce摻雜對γ-Al2O3熱穩(wěn)定性的影響，通過分析相變過程中各中間相的形成溫度及存在的溫度區(qū)間，對穩(wěn)定機理進行了探討；同時研究了Nd摻雜對氧化鋁力學性能的影響。 La、Ce摻雜γ-Al2O3樣品的燒結曲線研究發(fā)現(xiàn)，稀土La、Ce摻雜樣品的相變結束溫度均高于未摻雜樣品，其中La摻雜將此溫度提高了近100℃，這是由于稀土離子半徑大于鋁離

2、子，燒結過程中主要偏聚于氧化鋁晶界處，從而抑制了基體離子的遷移。比較La、Ce摻雜樣品的相變結束溫度發(fā)現(xiàn)，相同摻雜濃度條件下，La摻雜更有利于提高γ-Al2O3的熱穩(wěn)定性，這是由于La3+半徑大于Ce4+，其在晶界處的偏聚濃度高于Ce4+，對相變過程中物質遷移的抑制作用更明顯，同時由于Ce4+價態(tài)與Al3+不一致，在基體中引起的缺陷濃度高，一定程度上有利于物質的遷移。 X射線衍射和紅外表征表明，La、Ce摻雜γ-Al2O3樣品

3、相變過程中，氧化鋁各中間相的出現(xiàn)溫度均被推遲，相變區(qū)間得到展寬，這是由于鈣鈦礦型結構化合物LaAlO3(900-950℃出現(xiàn))和CeAlO3(1100-1170℃出現(xiàn))對基體中鋁離子的遷移產(chǎn)生了抑制作用，從而使γ-Al2O3的熱穩(wěn)定性提高，同時可以看出，LaAlO3的形成溫度低于CeAlO3，因此La摻雜對γ-Al2O3熱穩(wěn)定性的提高效果更為明顯。 稀土Nd摻雜γ-和α-Al2O3樣品燒結行為研究發(fā)現(xiàn)，Nd摻雜促進了穩(wěn)態(tài)氧化鋁的