熱膨脹系數(shù)是材料的重要參數(shù)之一,自然界中,絕大多數(shù)物質(zhì)都具有較高的熱膨脹系數(shù),熱脹冷縮的情況較為嚴(yán)重,因此,這類物質(zhì)通常具有較差的抗熱沖擊性,不能在溫度變化巨大的環(huán)境下使用。如不均勻的溫度分布和大的溫度變化會引起航空航天器件結(jié)構(gòu)破壞和電子設(shè)備的幾何熱變形,從而造成信號失真。然而自然界中,也存在少數(shù)具有負(fù)熱膨脹系數(shù)的物質(zhì)。這類材料的體積會隨著溫度的升高而減小。利用熱膨脹系數(shù)的加和性,可將具有低熱膨脹系數(shù)或負(fù)熱膨脹系數(shù)的材料與高熱膨脹系數(shù)的材料復(fù)合,得到熱膨脹系數(shù)可調(diào)的復(fù)合材料,可顯著提高其抗熱震性。負(fù)熱膨脹材料分為各向同性負(fù)熱膨脹材料和各向異性負(fù)熱膨脹材料。各向同性負(fù)熱膨脹材料主要是ZrV_2-xP_xO₇和ZrW₂O₈系列,各向異性負(fù)熱膨脹材料主要包括β-鋰霞石、鈣鈦礦系列、A₂M₃O₁₂系列、M(CN)₂(M=Zn,Cd)系列、氧化物、沸石系列和金屬有機(jī)框架結(jié)構(gòu)材料(MOFs)等。其中,β-鋰...

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【部分圖文】：

圖1(Euc+ABO)/AA6061復(fù)合物在520℃熱處理5h后的TEM分析:

為了獲得兼具低膨脹和高機(jī)械強(qiáng)度的鋁基復(fù)合材料,王黎東和費(fèi)維棟等[39-41]以含Mg的鋁合金AA6061為基體,通過添加具有負(fù)熱膨脹系數(shù)的β-鋰霞石(Euc)和具有較高機(jī)械強(qiáng)度的硼酸鋁(ABO)晶須,采用擠壓鑄造法,制備了一種同時(shí)具有低熱膨脹系數(shù)和高機(jī)械強(qiáng)度的鋁基復(fù)合物。其中,β....

圖2Al2O3/Li2O與熱膨脹系數(shù)的關(guān)系[48]

微晶玻璃中,β-鋰霞石晶相的析出能有效降低微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)。李月華等[47]研究了CuO-Al2O3-SiO2體系微晶玻璃的組成對體系熱膨脹系數(shù)的影響,結(jié)果表明隨著SiO2含量的增加,體系中β-鋰霞石含量也增加,致使微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)減小。童磊等[48]以Li2O、Al2O....

圖3有效熱膨脹系數(shù)與β-鋰霞石含量的關(guān)系[50]

隨著電子工業(yè)的發(fā)展,低熔玻璃材料被廣泛用于微電子元件、集成電路、電真空、光學(xué)和光電子技術(shù)等領(lǐng)域,因而對其性能要求也愈加苛刻,其中一個(gè)突出的技術(shù)難題是既要有低的熔封溫度,又要具有較低的熱膨脹系數(shù)及較好的物化、工藝性能,以滿足封接匹配和使用要求。而一般的玻璃材料熔化溫度降低時(shí),熱膨脹....

圖6陶瓷、β-鋰霞石和纖維三相復(fù)合示意圖

在未來金屬基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)中,可以將陶瓷粉末、玻璃粉等基質(zhì)材料與β-鋰霞石粉末和纖維混合、壓制成型,經(jīng)等靜壓壓制,再經(jīng)過真空燒結(jié),能得到兼具低熱膨脹系數(shù)和高機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合物。圖6為該三相復(fù)合材料的制備工藝示意圖。5結(jié)語與展望

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