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近零膨胀ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料的制备及其性能研究
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毕业论文范文题目:
近零膨胀ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料的制备及其性能研究
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近零膨胀ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料的制备及其性能研究
近零膨胀ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料的制备及其性能研究毕业论文范文介绍开始:
【论文摘要】
:负热膨胀(Negativethermalexpansion简称NTE)材料研究是材料科学中近年来新兴的学科分支,其中ZrW_2O_8在很宽的温度范围内(-273~777℃)具有各向同性负膨胀性能,且其负热膨胀系数高达-8.9×10~(-6)K~(-1),而备受关注。它与ZrO_2的热膨胀系数在同一个数量级,而且在烧结过程中ZrO_2与ZrW_2O_8之间不发生反应,因此有可能制备热膨胀系数可控或近零膨胀的ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料,该复合材料在微电子、微机械、光学、医用材料、低温传感器、热电偶及日常生活等方面有巨大的潜在应用价值。本文采用两种方法:以分析纯ZrO_2、WO_3为原料,采用分步焙烧-原位反应固相法合成不同比例ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料,考察烧结温度、时间对样品的晶体结构和微观形貌影响,并测试样品的(略..)热膨胀性能;以分析纯[ZrO(NO_3)_2·5H_2O]和[H_(40)N_(10)O_(41)W_(12)·xH_2O]为原料,采用化学共沉淀法合成不同比例的ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料,研究了合成工艺、样品的混合均匀性以及热膨胀性能;为了提高复合材料的致密度,引入Al_2O_3为烧结助剂,考察了Al_2O_3添加量对复合材料致密度、微观结构以及热膨胀性能的影响。为了考察ZrW_2O_8不同状态对其热膨胀系数测定的影响,对分步固相法合成的ZrW_2O_8粉体、块体和陶瓷的热膨胀系数进行测量,并对结果进行了比较分析。对前驱体进行了傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)和变温XRD分析;采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行物相和断面形貌进行分析;采用NETZSCHDIL402EP热膨胀仪测量样(文章此处忽略..)品的热膨胀系数;采用HP4329AFluke17B型高阻抗分析仪、激光热导仪和HVS-1000型数显显微硬度计测试样品的电学、热学和相关力学性能。研究结果表明,采用分步焙烧-原位反应固相法能在1125~1200℃之间合成高纯度ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料。与直接原位反应固相法相比,能有效避免ZrW_2O_8二次烧结,降低合成温度和反应时间,减小样品的颗粒尺寸。当复合材料中含25wt%ZrW_2O_8时,在30~600℃的平均热膨胀系数为0.2153×10~(-6)K~(-1),近似为零。添加0.5wt%Al_2O_3可以提高ZrO_2-25wt%ZrW_2O_8复合材料的致密度,达到理论致密度的96.1%。采用化学共沉淀法在1150℃烧结2h得到结晶完全、颗粒细小的ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料,且有效提高两物相混合均匀度和样品的致密度。随着烧结时间的延长,ZrO_2-ZrW_2O(此处忽略..)_8陶瓷的结晶越来越致密化,但颗粒相应增大。随着ZrW_2O_8质量分数增加,复合材料的热膨胀系数减小,其中ZrO_2-26wt%ZrW_2O_8复合材料在30~600℃的平均热膨胀系数为-0.5897×10~(-6)K~(-1),近似为零。添加2.21wt%Al(NO_3)_3·9H_2O使得ZrO_2-26wt%ZrW_2O_8复合材料致密度提高到理论致密度的98.67%。Al_2O_3促进烧结的机理可以归结于晶界形成的低熔点液相物质Al_2(WO_4)_3,起着消除气孔促进致密化的作用。测得的ZrW_2O_8粉体、块体和陶瓷材料的负热膨胀系数有所不同。采用高温X射线衍射和PowerX软件测得ZrW_2O_8粉体在15~600℃范围内的平均热膨胀系数为-5.61×10~(-6)K~(-1);而采用热膨胀仪测得室温到600℃范围内ZrW_2O_8块体和陶瓷的平均热膨胀系数分别为-4.49×10~(-6)K~(-1)和-10.71×10~(-6)K~(-(略..)1)。经过对比分析发现ZrW_2O_8陶瓷的测试数据比较可靠。同时发现测得两种方法合成的近零膨胀ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料的导热性能、介电性能、体积电阻率和硬度良好。
以上为本篇毕业论文范文
近零膨胀ZrO_2-ZrW_2O_8复合材料的制备及其性能研究
的介绍部分。
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