為解決實(shí)驗(yàn)測(cè)量晶體材料熱膨脹系數(shù)的局限性,文章介紹和發(fā)展了一種基于量子力學(xué)的理論計(jì)算方法。通過(guò)焦綠石結(jié)構(gòu)陶瓷晶體材料熱膨脹系數(shù)的實(shí)際計(jì)算,并與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值比較,驗(yàn)證了理論計(jì)算的準(zhǔn)確性和實(shí)用性,為快速計(jì)算晶體材料熱膨脹系數(shù)提供了一種可靠的理論方法。 

【文章來(lái)源】：物理與工程. 2020,30(01)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

La2Zr2O7焦綠石晶體結(jié)構(gòu)圖(晶體學(xué)空間群227)

本文采用固相反應(yīng)法制備測(cè)試樣品,工藝流程簡(jiǎn)述如下:將所需的原材料氧化物粉末于800～1000℃煅燒1h,后根據(jù)要求按一定化學(xué)計(jì)量比混合,用無(wú)水乙醇作為混合介質(zhì),氧化鋯為球磨介質(zhì)球磨混料,轉(zhuǎn)速為250～300rpm。球磨后對(duì)漿料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),然后置于120℃干燥箱干燥12h,過(guò)400目篩,在適當(dāng)?shù)臏囟认蚂褵深A(yù)成相粉體。將固相法制備的陶瓷粉體采用壓片機(jī)20MPa保壓5min壓制初始素坯,成型坯體經(jīng)220MPa冷等靜壓2min后于干燥箱中放置24h,用于釋放靜壓過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。將制備的坯體在空氣中采用無(wú)壓燒結(jié),燒結(jié)相關(guān)溫度參數(shù)為室溫至1000℃,升溫速率為5℃/min,高溫段1000℃至1600℃升溫速率為3℃/min,燒結(jié)溫度為1600℃,保溫10h。降溫速率為5℃/min,得到高致密陶瓷多晶樣品,樣品的掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM) 微觀形貌如圖2所示,從圖中可看出樣品致密度高,晶粒發(fā)育良好,晶界清晰,無(wú)第二相出現(xiàn)。該結(jié)論可以進(jìn)一步從X射線(xiàn)衍射(X-ray diffraction, XRD)圖譜(圖3)中得到證實(shí),從圖3中可以看出,樣品的X射線(xiàn)衍射峰尖銳,晶化完全,特別是(331)和(511)特征衍射峰表明其為有序焦綠石結(jié)構(gòu)(空間對(duì)稱(chēng)群227)。隨后根據(jù)測(cè)試儀器要求對(duì)樣品尺寸進(jìn)行加工,并完成平整度加工和表明拋光處理。圖3 La2Zr2O7XRD衍射圖譜

圖2 La2Zr2O7 多晶陶瓷SEM表面形貌圖本文中采用推桿法熱膨脹儀(NETZSCH,德國(guó),DIL 402PC)測(cè)量樣品熱膨脹系數(shù),具體原理為采用高精度位移計(jì)測(cè)量樣品在升溫過(guò)程中的長(zhǎng)度變化,從而計(jì)算出熱膨脹系數(shù)。測(cè)試前要多次測(cè)試氧化鋁標(biāo)樣,得到準(zhǔn)確基線(xiàn)后再對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行測(cè)量,測(cè)試溫度范圍為室溫到1500℃,升溫速度為50℃ /min,測(cè)試氣氛為空氣。測(cè)試過(guò)程中要保持測(cè)試設(shè)備的高度穩(wěn)定性,避免振動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]礦物熱膨脹系數(shù)計(jì)算的修正Ruffa法及其應(yīng)用[J]. 廖立兵,李鎖在.  礦物學(xué)報(bào). 2003(04)
[2]礦物熱膨脹的晶體化學(xué)研究綜述[J]. 李鎖在,廖立兵.  高校地質(zhì)學(xué)報(bào). 2000(02)



本文編號(hào)：3275393