本文選題：JEM相Sialon　切入點(diǎn)：AlN多型體　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)(北京)》2015年博士論文

【摘要】：本文系統(tǒng)研究了Ln Si Al O N五元體系中的幾種新型氧氮化物材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能。包括:(1)JEM相Nd-Sialon正交陣列微晶的生長機(jī)理、不同形貌形的形成機(jī)制和單晶發(fā)光性能;(2)不同稀土(Ln=Ce、Pr、Nd和Sm)摻雜JEM相Ln Si6-zAl1+zOzN10-z的單晶結(jié)構(gòu)解析、摻雜稀土種類對(duì)z值和晶體結(jié)構(gòu)的影響;(3)Nd和Sm摻雜JEM相粉體的制備;(4)低溫?zé)o壓燒結(jié)致密Al N多型體復(fù)相陶瓷的制備、顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和斷裂機(jī)制;(5)新型“114”氮化物的制備和晶體結(jié)構(gòu)研究。Nd-Sialon微晶陣列的生長機(jī)理為VLS和VS的協(xié)同機(jī)制,楔形晶和針形晶的形成取決于富Fe小球在晶體尖端的相對(duì)位置;在紫外光激發(fā)下Nd-Sialon單晶體可以發(fā)出峰值為405nm的藍(lán)光。單晶結(jié)構(gòu)研究表明,JEM相Ln-Sialon均為正交晶系,空間群為Pbcn,稀土元素Ln可以為La~Sm。各稀土摻雜的JEM相的z值不同且在很小的范圍,從~1.0(La-JEM)降低到~0.2(Sm-JEM)。JEM相的晶胞參數(shù)隨著稀土離子半徑的減小而減小,而計(jì)算密度則為增加的趨勢。另外,在相應(yīng)的z值內(nèi),制備得到的Sm-JEM和Nd-JEM粉體純度最高,分別為90.7wt%和97.1wt%。另外,通過對(duì)稀土氧化物的優(yōu)化,成功地在1650°C溫度下無壓燒結(jié)制備獲得致密Al N多型體復(fù)相材料,燒結(jié)機(jī)理為瞬時(shí)液相燒結(jié),優(yōu)化體系為Gd Si Al O N。該燒結(jié)溫度比以往報(bào)導(dǎo)的熱壓燒結(jié)溫度還低至少100°C,且所制備的材料的室溫力學(xué)性能與熱壓燒結(jié)的Al N多型體材料相當(dāng)。該復(fù)相材料由部分具有孿晶結(jié)構(gòu)的板片狀15R、六方狀β-Sialon和晶界U相Sialon等組成。該材料的斷裂模式為沿晶和穿晶斷裂并存。首次合成得到“114”型氮化物L(fēng)n Al(Si4-xAlx)N7-y□yOδ單晶,并成功合成得到高純度的La-114粉體。該氮化物為首例在非高壓條件下合成、具有[Al N6]配位的無機(jī)化合物。單晶結(jié)構(gòu)解析和中子衍射分析表明,其晶體結(jié)構(gòu)屬于六方晶系,空間群為P63mc,結(jié)構(gòu)中的反立方八面體間隙為Ln,八面體間隙為Al,且四面體間隙為Si/Al,且少量氧(δ)可進(jìn)入其結(jié)構(gòu)中的八面體空穴。獲得了27Al NMR數(shù)據(jù)作為直接證據(jù),證明結(jié)構(gòu)中[Al N6]配位的存在,其化學(xué)位移為1.6 ppm;并且表征了該新型化合物的XPS譜、高分辨透射電鏡形貌和拉曼光譜等特征。歸納和對(duì)比了已報(bào)導(dǎo)的“114”型化合物和晶體結(jié)構(gòu)差異。
[Abstract]:In this paper, the preparation, structure and properties of several new oxygen nitride materials in Ln / Si / Al / O / N quaternary system have been systematically studied, including the growth mechanism of Nd-Sialon orthogonal array microcrystals. The formation mechanism of different morphologies and luminescence properties of single crystals are discussed. The crystal structure of Ln Si6-zAl1 zOzN10-z doped with different rare earth elements LnnCe PrN ND and Sm2) doped with Ln Si6-zAl1 zOzN10-z is analyzed. Effect of doped rare Earth species on z value and Crystal structure the preparation and Microstructure of Si _ 3ND and Sm doped JEM Powders prepared by low temperature pressureless Sintering densified Al _ N Polyphase Ceramics. Preparation and Crystal structure of New Type "114" Nitride; the growth mechanism of Nd-Sialon microcrystal array is the synergistic mechanism of VLS and vs, and the formation of wedge-shaped and needle-shaped crystals depends on the relative position of Fe-rich microspheres at the tip of the crystal. Under UV excitation, Nd-Sialon single crystal can emit blue light with a peak value of 405nm. The single crystal structure study shows that the Ln-Sialon phase is orthogonal, the space group is Pbcn, and the rare earth element Ln can be La Si Sm. The z values of the rare earth doped JEM phase are different and in a very small range. The unit cell parameters of the phase decreased with the decrease of the radius of rare earth ions, but the calculated density was increased. In addition, the purity of Sm-JEM and Nd-JEM powders were 90.7 wt% and 97.1wtrespectively in the corresponding z values, which were 90.7 wt% and 97.1wt. respectively, the purity of the prepared powders was 90.7 wt% and 97.1wtrespectively, and the purity of the prepared powders was 90.7 wt% and 97.1wt. respectively, and the purity of the prepared powders was 90.7 wt% and 97.1wtrespectively. By optimizing the rare earth oxides, the dense Al N polymorphic multiphase materials were successfully prepared by pressureless sintering at 1650 擄C, and the sintering mechanism was instantaneous liquid phase sintering. The optimized system is Gd / Si / Al / N. The sintering temperature is at least 100 擄C lower than the previously reported hot pressing sintering temperature, and the mechanical properties at room temperature of the prepared materials are comparable to those of Al N polymorphic materials sintered by hot pressing. Lamellar 15R with twin structure, hexagonal 尾 -Sialon and grain boundary U phase Sialon are formed. The fracture mode of this material is intergranular and transgranular fracture. "114" type nitride Ln Al(Si4-xAlx)N7-y-yO 未 single crystal is synthesized for the first time. High purity La-114 powder was synthesized successfully. The nitride is the first inorganic compound with [AlN6] coordination in non-high pressure condition. The single crystal structure analysis and neutron diffraction analysis show that its crystal structure belongs to hexagonal crystal system. The space group is P63mc, the anticubic octahedron gap is Ln, the octahedron gap is Al, and the tetrahedron gap is Si / Al, and a small amount of oxygen (未) can enter the octahedron hole in its structure. The 27Al NMR data are obtained as direct evidence. It is proved that [AlN6] coordination exists in the structure with a chemical shift of 1.6 ppm.The XPS spectra, high resolution transmission electron microscopy and Raman spectra of the new compound are characterized. The differences between the reported "114" type compounds and the crystal structures are summarized and compared.
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ174.1

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