本文關(guān)鍵詞：納米陶瓷粉體的制備及其電場輔助燒結(jié)研究

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【摘要】：燒結(jié)是陶瓷材料制備過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。然而,陶瓷材料的燒結(jié)致密化溫度普遍較高,且燒結(jié)時間長,使得陶瓷材料的制備能耗大;長時間的高溫?zé)Y(jié)易使晶粒發(fā)生異常長大,造成微結(jié)構(gòu)的不均勻,降低其物理化學(xué)性能。因此,降低陶瓷材料的燒結(jié)溫度,縮短燒結(jié)時間具有重要的意義。先是制備出了ZrO_2,ZrO_2-Al_2O_3和ITO納米顆粒粉體,探討了制備條件對陶瓷粉體的相變、形貌、尺寸和團(tuán)聚狀況的影響。此后,我們研究了ZrO_2和ZrO_2-Al_2O_3納米粉體在電場輔助下的燒結(jié)行為,探討了電場強(qiáng)度,電流密度對陶瓷致密化過程的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),采用高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備ZrO_2粉體時,隨著A:Zr(A為丙烯酰胺)摩爾比的增加,粉體的粒徑減小,團(tuán)聚程度降低。在電場輔助燒結(jié)ZrO_2陶瓷的過程中,在一定燒結(jié)溫度下,電流會急劇增大,電場強(qiáng)度越大,電流發(fā)生突變的溫度越低。設(shè)置電場強(qiáng)度為300 V/cm,在不同的電流密度下對ZrO_2樣品在800oC燒結(jié)1 h,發(fā)現(xiàn)隨著電流密度的增加,樣品的相對密度和晶粒尺寸也會隨之增加。采用高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備Al_2O_3-ZrO_2粉體時,隨著A:Al-Zr摩爾比的增加,粉體的粒徑減小,團(tuán)聚程度有所降低。在電場輔助燒結(jié)Al_2O_3-ZrO_2陶瓷的過程中,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)粉體中Al_2O_3和ZrO_2摩爾比為2/1時,通過樣品的電流密度開始時隨著溫度的升高而緩慢增大,通過陶瓷坯體的電流不足以使樣品燒結(jié)致密;當(dāng)粉體中Al_2O_3和ZrO_2摩爾比為1/2時,樣品中電流密度在一定的燒結(jié)溫度下急劇增大,且隨著電場強(qiáng)度的增大,電流密度發(fā)生突變的溫度顯著降低。在外加電場強(qiáng)度為630 V/cm,電流密度為15 A/cm2的條件下,在965oC下燒結(jié)1 h可以得到相對密度為98.2%Al_2O_3-ZrO_2復(fù)合陶瓷。用高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備了ITO納米粉體時,當(dāng)A:In為60:1的時候制得的納米粉體團(tuán)聚嚴(yán)重,顆粒形狀不規(guī)則,平均粒徑為52 nm;當(dāng)A:In為120:1時,所得納米粉體顆粒尺寸分布窄、團(tuán)聚輕,平均顆粒尺寸為9 nm。
【關(guān)鍵詞】：ZrO_2 ZrO_2-Al_2O_3 ITO 高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法 電場輔助燒結(jié)
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 納米陶瓷粉體的制備10-19
• 1.2.1 納米ZrO_2粉體的制備10-15
• 1.2.2 Al_2O_3-ZrO_2納米粉體的制備15-17
• 1.2.3 氧化銦錫納米粉體的制備17-19
• 1.3 納米粉體的團(tuán)聚與分散19-20
• 1.4 納米陶瓷的燒結(jié)20-21
• 1.4.1 納米氧化鋯陶瓷的燒結(jié)20-21
• 1.4.2 納米氧化鋯-氧化鋁復(fù)合陶瓷的燒結(jié)21
• 1.5 課題研究的目的和意義21-22
• 1.6 主要研究內(nèi)容22-23
• 第二章 納米陶瓷材料的的測試技術(shù)23-26
• 2.1 X射線衍射分析23-24
• 2.1.1 X射線的定量分析23
• 2.1.2 晶粒尺寸的測量23
• 2.1.3 結(jié)晶度的測量23-24
• 2.2 透射電子顯微鏡24
• 2.3 掃描電子顯微鏡24-25
• 2.4 能譜儀25-26
• 第三章 ZrO_2納米粉體的制備及電場輔助燒結(jié)研究26-39
• 3.1 實驗試劑26
• 3.2 主要實驗儀器26-27
• 3.3 高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備ZrO_2納米粉體27-28
• 3.4 高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法的原理及優(yōu)缺點28
• 3.5 氧化鋯陶瓷坯體的制備28
• 3.6 實驗結(jié)果與分析28-31
• 3.7 電場輔助燒結(jié)ZrO_2陶瓷研究31-37
• 3.8 電場輔助燒結(jié)的作用37-38
• 3.9 電場輔助燒結(jié)的原理38
• 3.10 本章小結(jié)38-39
• 第四章 ZrO_2-Al_2O_3納米粉體的制備及其電場輔助燒結(jié)研究39-48
• 4.1 實驗原料及設(shè)備39
• 4.2 實驗過程39-40
• 4.3 實驗結(jié)果與分析40-43
• 4.4 電場輔助燒結(jié)ZrO_2-Al_2O_3陶瓷研究43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第五章 ITO納米粉體的制備48-52
• 5.1 實驗試劑48
• 5.2 實驗過程48-49
• 5.3 實驗結(jié)果與分析49-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果60-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：606372