鉻酸鑭材料因其良好的電性能和高溫穩(wěn)定性,目前在很多方面有著廣泛的應(yīng)用。但鉻酸鑭的燒結(jié)溫度較高,且在燒結(jié)過程中鉻的揮發(fā),更是增加了鉻酸鑭材料致密化的難度,使其很難制備。近些年,一種名為“閃燒”的技術(shù)被提出,且運用在各個領(lǐng)域的材料中。閃燒具有致密化速率快,燒結(jié)溫度低,保溫時間短等特點,本文以運用閃燒技術(shù)制備致密鉻酸鑭陶瓷為目的,探索閃燒機理,并研究閃燒過程中各參數(shù)對閃燒點的影響。用固相法和溶膠-凝膠法制備合成鉻酸鑭粉體,探討其在不同電場強度下的閃燒行為,在電場強度25 V/cm下通過改變電流密度或保溫時間分析其對閃燒樣品微觀結(jié)構(gòu)的影響。實驗表明,電場強度由15 V/cm提高到35 V/cm后,樣品閃燒點從316 ℃下降到141 ℃。選取電場強度25 V/cm條件,將電流密度由100 A/cm²提升到140 A/cm²或者將閃燒階段的保溫時間由10s增加到300s,鉻酸鑭材料的致密化程度提高,晶粒尺寸明顯增長。此外,采用恒壓增流的方式制備20^*3^*2mm的試樣,將閃燒樣品的性能與傳統(tǒng)燒結(jié)材料進行對比。前者... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

燒結(jié)過程的物質(zhì)傳輸機理

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-8-1.5.1放電等離子燒結(jié)放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SparkPlasmaSintering簡稱：SPS技術(shù)）是一種將直流脈沖和施加外力相結(jié)合的新型燒結(jié)技術(shù)，具有升溫速率快，能量消耗低，保溫燒結(jié)短，對環(huán)境影響小的優(yōu)點，該技術(shù)是通過將直流脈沖通入到已經(jīng)施加外部壓力的樣品中，直流脈沖在通過樣品時放電瞬間產(chǎn)生的等離子體后在作用在樣品內(nèi)，試樣內(nèi)的粉體在焦耳熱的作用下進行加熱并產(chǎn)生電火花，在壓力的作用下，得到均勻加熱的效果，完成燒結(jié)。在放電等離子燒結(jié)過程中有效的控制了晶粒的異常長大，改善了樣品的微觀形貌，因其具有諸多的優(yōu)勢得到了應(yīng)用[26-29]。放電等離子燒結(jié)的商業(yè)化過程是由日本在90年代生產(chǎn)的第一臺SPS燒結(jié)爐，瑞典研究人員利用直流脈沖技術(shù)制備獲得先進陶瓷材料后引起了各國學(xué)者的關(guān)注。相比于傳統(tǒng)燒結(jié)法對樣品需要加熱來進行生產(chǎn)的方式，SPS技術(shù)是采用在材料內(nèi)部進行加電來完成后加熱進而實現(xiàn)試樣燒結(jié)的。這種燒結(jié)方式，可以通過快速升溫和短時間保溫的方式來盡快的跳過試樣的表面擴散階，從而直接步入晶界的擴散流程，這種方式能阻止晶粒的進一步長大，短短數(shù)秒便可以實現(xiàn)熱處理需要的高溫環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率的同時也降低了生產(chǎn)過程的能源消耗。同時，也可以完美的維持材料對高性能的需要的微觀結(jié)構(gòu)。圖1.2放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.5.2振蕩壓力燒結(jié)振蕩壓力燒結(jié)（OPS）是改進了原有的靜態(tài)壓力燒結(jié)技術(shù)，將原有施加壓力的裝置，改變成了一個可以調(diào)節(jié)頻率和振幅的振蕩壓力，將原本固定力變成可動力。改善了

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-9-傳統(tǒng)壓力燒結(jié)中粉體流動不充分的問題，提高了粉體內(nèi)部氣孔排出的比例，獲得了更高的堆積密度。OPS技術(shù)主要是通過向粉體中施加了連續(xù)的振蕩壓力，從而提高了顆粒間的重排效率以及減少了顆粒之間的團聚現(xiàn)象。而且這種振蕩壓力作為燒結(jié)致密化的主要驅(qū)動力，能夠使燒結(jié)過程中的晶粒發(fā)生旋轉(zhuǎn)和移動，起到促進致密化的作用。并且持續(xù)不斷的振蕩壓力促進氣孔的排出，使陶瓷的致密化程度更高。OPS技術(shù)能通過連續(xù)的振蕩壓力提高燒結(jié)的速率，降低燒結(jié)溫度，抑制晶粒生長，并且能獲得致密化程度高的陶瓷[30]。圖1.3振蕩壓力耦合裝置(a)和原理示意圖(b)1.5.3冷燒結(jié)冷燒結(jié)技術(shù)（CS）能夠在極低的溫度下完成燒結(jié)且達到致密化，Guo等人通過實驗?zāi)茉?5oC–300oC的極低溫度范圍內(nèi)在較短的1–60分鐘的完成燒結(jié)，目前以應(yīng)用在多種燒結(jié)礦，獲得了理論密度在80％–99％的無機化合物。這種工藝是通過向粉體中加入瞬時溶劑，使粉體瞬間溶解（含水液相的濃度3–30wt％），在通過施加壓力（50–500MPa）來促進粉體顆粒間的液相擴散和重排。從而使粉體能夠在較低的溫度和較短的時間完成燒結(jié)且實現(xiàn)致密化[31]。在CS工藝中，瞬時溶劑將粉體液化起到了促進顆�；瑒忧抑匦屡帕械淖饔�，并且顆粒尖端會在液相中溶解，使顆粒變得更圓滑，進一步提高液體在施加壓力后顆粒的堆積密度。隨著外力的施加，粉體的液相溶劑開始發(fā)生相互流動和溶解吸出過程，是樣品達到致密化的主要驅(qū)動力。隨著機械壓力和溫度的相互作用，會使溶液快速蒸發(fā)，使溶液的過飽和程度隨燒結(jié)時間的延長而增加，物質(zhì)可以在液相中發(fā)生擴散，且

【參考文獻】：
期刊論文
[1]先進陶瓷材料燒結(jié)新技術(shù)研究進展[J]. 謝志鵬,許靖堃,安迪.  中國材料進展. 2019(09)
[2]先進陶瓷材料的研究與應(yīng)用[J]. 張文毓.  陶瓷. 2019(03)
[3]陶瓷材料閃燒制備技術(shù)研究進展[J]. 李健,關(guān)麗麗,王松憲,曹家凱,李曉冬.  中國陶瓷工業(yè). 2018(06)
[4]氮化硅陶瓷材料微波燒結(jié)研究現(xiàn)狀[J]. 徐偉偉,袁軍堂,殷增斌,汪振華.  硅酸鹽通報. 2017(01)
[5]放電等離子燒結(jié)技術(shù)在陶瓷材料制備中的應(yīng)用[J]. 熊焰,劉沖.  現(xiàn)代技術(shù)陶瓷. 2016(04)
[6]先進陶瓷材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張偉儒,李伶,王坤.  新材料產(chǎn)業(yè). 2016(01)
[7]放電等離子燒結(jié)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及進展[J]. 王慶福,張彥敏,國秀花,宋克興.  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2014(03)
[8]微波輔助Sol-gel法制備La0.7Ca0.3CrO3-δ超細粉體及其燒結(jié)性能的研究[J]. 王松林,王涇文,孟廣耀.  材料導(dǎo)報. 2011(10)
[9]鉻酸鑭/氧化鋁復(fù)合材料的燒結(jié)機制與性能[J]. 紀元,孫良成,楊忠賢,朱新德.  稀土. 2010(05)
[10]摻雜鉻酸鑭材料的技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景展望[J]. 李樹強.  科技情報開發(fā)與經(jīng)濟. 2007(24)

博士論文
[1]Ce0.9Gd0.1-xBixO1.95-δ固體電解質(zhì)燒結(jié)過程與離子傳導(dǎo)機理的研究[D]. 關(guān)麗麗.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]快速升溫對材料燒結(jié)和合成的影響研究[D]. 徐崇君.武漢理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]8YSZ陶瓷閃燒過程的溫度場研究[D]. 劉光鑫.西南交通大學(xué) 2018
[2]MgTiO3和Y3Al5O12納米陶瓷粉體的制備及電場輔助燒結(jié)行為的研究[D]. 周杰.長安大學(xué) 2017
[3]高溫NTC熱敏電阻的研究[D]. 劉燕儒.西安電子科技大學(xué) 2015
[4]催化脫氫法制備2-乙基己酸及工藝研究[D]. 張瓊潔.西北大學(xué) 2009



本文編號：2984837