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负膨胀材料Zr_2P_2MO_(12)的制备及性能研究

胡庆伦

  负膨胀材料,在一定的温度范围内,其平均热膨胀系数为负值,即具有“热缩冷胀”的特性。由于这类材料在电子,光学,航天航空等领域具有广阔的应用空间和巨大的应用价值,所以从被发现以来,已经引起大家的广泛关注。作为其中的重要成员,正交相的A2(MO4)3系列材料具有很大的各向异性负膨胀系数,且灵活多变,不仅三价离子A3+可以被不同元素替代,还可以用五价离子替代六价的M,Zr2P2MO12(M为W或Mo)材料就是用P替换其中的部分W或Mo而得到的一类材料。 Zr2P2MO12可以在很大的温度范围内保持正交相和负膨胀性能,且不吸水,具有很高的稳定性。但对这类材料的制备方法和性能研究尚处于起步阶段。为此,我们用快速烧结合成法对Zr2P2WxMo1-xO12(0≤x≤1)和Zr2PVMoO12的制备进行了研究,运用XRD和拉曼光谱技术研究其性能,并对这些材料的拉曼光谱进行了分析。作为Zr2P2MO12材料的功能化应用,Zr2P2WO12与ZrW2O8的复合陶瓷可以用来做光纤布拉格光栅的绝热衬底,在本文中用高温快速烧结法制备出Zr2P2WO12与ZrW2O8的复合陶瓷。研究的主要结果和结论如下: 1利用快速烧结合成法在较短的时间内制备出高纯度的Zr2P2WxMo1-xO12(0<x≤1)材料。烧结Zr2P2WO12的工艺参数为:烧结温度1200-1400℃,烧结时间不少于20分钟。烧结Zr2P2MoO12和Zr2P2WxMo1-xO12(0<x<1)的工艺参数为:初次烧结温度850-900℃,烧结时间0.5-1h,二次烧结温度1000-1100℃,烧结时间不少于30分钟。烧结Zr2PVMoO12的工艺参数为:烧结温度850℃,烧结时间2h。 2对于Zr2P2WO12、Zr2P2MoO12和Zr2P2WxMo1-xO12(0<x<1),通过XRD分析发现,在室温下他们都为正交相,由PO4/VO4/MO4四面体与ZrO6八面体共享顶角,形成开放式框架结构并具有各向异性的负膨胀性能。通过测试这些材料的变温拉曼光谱发现,他们在20-600℃之间没有发生相变和放水,即始终保持了负膨胀特性。 3通过对Zr2P2WxMo1-xO12(O≤x≤1)的拉曼光谱分析发现,相对于A2(M04)3材料的拉曼光谱,其在1200-1060cm-1和760-460cm-1之间多出了几个拉曼峰,这是由于PO4的存在引起的。对Zr2P2WxMo1-xO12 (0≤x≤1)的拉曼光谱比较后进而发现,随着x的变化,拉曼谱发生了相应改变,据此,对Zr2P2WxMo1-xO12(0≤x≤1)的拉曼峰进行了具体指认。 4利用快速烧结合成法制备出高纯度的Zr2P2WO12与ZrW2O8的复合陶瓷以及新材料Zr2PVMO12。通过XRD分析发现,在运用了快速冷却技术后,在Zr2P2WO12与ZrW2O8的复合陶瓷中避免了ZrW2O8的分解。……   
[关键词]:负膨胀;拉曼光谱;快速烧结;Zr_2P_2MO_(12);Zr_2P_2W_xMo_(1-x)O_(12)(0≤x≤1)
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:郑州大学2011年
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