固相法合成负热膨胀性粉体ZrW2O8

以分析纯ZrO2和WO3为原料,用固相法制备了负热膨胀材料ZrW2O8粉体.以X射线粉末衍射、扫描电子显微镜分别对粉体进行物相分析和形貌观测;通过高温X射线衍射以及Powder X软件计算不同温度下的晶胞参数,从而确定热膨胀系数.结果表明经1 220℃保温3 h制备出的高纯度ZrW2O8粉体为单一立方结构,平均粒径为0.5μm;ZrW2O8粉体有显著的负热膨胀特性,在室温到150℃范围内,所得ZrW2O8粉体热膨胀系数为-11.58×10-6K-1;200～500℃范围内,热膨胀系数为-3.77×10-6K-1;在整个温度范围内平均热膨胀系数为-6.31×10-6K-1.     

ZrW2-xMoxO8晶体结构及热膨胀性能

采用共沉淀法,以硝酸氧锆、钨酸铵和钼酸铵为原料制备了纯度较高的ZrW2-xMoxO8粉体,分别采用热重-差热和X射线衍射分析了W/Mo摩尔比对ZrW2-xMoxO8的结晶行为、晶体结构以及热膨胀性能的影响.结果表明:Mo的掺杂不会影响其热膨胀性能,所得ZrW2-xMoxO8均具有良好的负热膨胀特性,而ZrW2-xMoxO8的室温晶胞参数和合成温度均随着Mo取代量的增加而降低.x<0.5时,ZrW2-xMoxO8室温晶体结构为α-ZrW2O8相,ZrW2O8由氧化物原料在高温反应生成.高温XRD结果表明:ZrW2O8和ZrW1.5Mo05O8在高温会发生α-β相变,负热膨胀系数随之发生明显变化;当x≥0.5时,ZrW2-xMoxO8则由其对应的三方相或单斜相在高温转变而成,如果其室温相为β相,则在高温转变为不具负热膨胀特性的三方相.     

ZrO2粒径对ZrO2/ZrW2O8复合材料性能的影响

分别采用Nano-ZrO2和Commercial-ZrO2制备ZrO2/ZrW2O8复合材料,并对所得复合材料的微观结构、烧结质量及其热膨胀性能进行了研究.结果表明,当ZrO2和ZrW2O8的质量比为2∶ 1时,ZrO2/ZrW2O8复合材料的热膨胀系数极低,接近于零.然而Commercial-ZrO2/ZrW2O8复合材料存在致密度不高,气孔率大的缺点.Nano-ZrO2的采用,可以降低基体的烧结温度,改善复合材料的烧结质量,Nano-ZrO2/ZrW2O8复合材料的相对密度达到94%,比Commercial-ZrO2/ZrW2O8的相对密度75%有明显提高.     

负热膨胀材料的研究与应用进展

总结近年来国内外文献,介绍了负热膨胀材料的定义、分类标准,归纳了具有代表性的负热膨胀材料的几大系列,以ZrW2O8为例介绍了负热膨胀材料的几种常用的合成方法以及影响热膨胀系数的因素, 指出了负热膨胀材料潜在的应用领域,并对负热膨胀材料的发展趋势和应用前景进行了预测.     

La2/3Sr1/3Mn1-xCoxO3(x=0,0.2,0.25)体系的热膨胀和电性能研究

制备了钙钛矿锰氧化物La2/3Sr1/3Mn1-xCoxO3(x=0,0.2,0,25)体系,研究该材料的热膨胀性能和电输运性质.研究发现,所有样品具有相近的热膨胀性能,200-800 ℃温区内的平均线热膨胀系数约为1.2×10-5K-1;x=0和x=0.2掺杂样品在高温下的电输运机制符合小极化子模型;x=0.25掺杂样品具有最高的电导率,在800℃时的电导率为100S/cm.     

准晶颗粒增强的Al基复合材料的热膨胀性能

调查研究了 3种准晶合金铸态Al65Cu2 0 Cr15、急冷态Al65Cu2 0 Cr15和铸态Al65Cu2 0 Fe15颗粒增强的铝基复合材料从室温到 5 0 0℃的热膨胀系数 ,结果表明准晶合金颗粒增强的复合材料的热膨胀系数显著低于基体材料纯铝 .且Al-Cu -Cr系准晶合金颗粒增强的铝基复合材料的热膨胀系数比Al-Cu -Fe系低 .通过理论估算 ,准晶合金具有负的热膨胀系数 ,Al-Cu -Cr系准晶合金的热膨胀系数比Al-Cu -Fe系低 .在Al -Cu -Cr系 ,准晶含量越高 ,其热膨胀系数越低     

石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备与热膨胀特性分析

石墨烯/高分子基纳米复合材料因其各项优异性能而备受关注,但关于石墨烯/高分子基纳米复合材料的制备及热膨胀特性的研究尚未成熟,针对这一问题,笔者首先利用超声波分散、行星搅拌及恒温固化等技术制备石墨烯/环氧树脂纳米复合材料,并对制备工艺进行逐步改进,最终得到了一套较为完善的制备工艺。实验中石墨烯的质量分数为1.0%~5.0%。然后对所制备纳米复合材料的导电性进行测试,同时对该纳米复合材料在30~120℃范围内的热膨胀特性进行了测试与分析。研究结果表明:通过添加石墨烯,可得到具有较好导电特性的高分子基复合材料,并可有效降低高分子树脂材料的热膨胀率,且随着石墨烯含量比的增加,纳米复合材料的热膨胀率降低幅度会更大。     

ZrW_2O_8的负热膨胀特性表征

以分析纯ZrO2和WO3为原料,采用分步固相法合成负热膨胀ZrW2O8粉体和陶瓷.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物结构及形貌进行表征,采用3种不同的方法测得ZrW2O8负热膨胀系数,研究了不同测量方法对ZrW2O8负热膨胀系数测量的影响.研究结果表明:合成的产物为单一的立方晶体结构的α-ZrW2O8,采用高温X射线衍射和Power X软件测得样品从室温至600 ℃范围内的平均热膨胀系数为-5.605×10-6 K-1;而采用热膨胀仪测得从室温至600 ℃范围内ZrW2O8陶瓷棒和冷压成型ZrW2O8粉体棒的平均热膨胀系数分别为-10.709×10-6 K-1和-4.490×10-6 K-1,测试方法、致密度和微观结构对样品的负热膨胀系数均有影响.     

钨酸锆制备的最佳工艺条件及钨酸锆/环氧树脂复合材料的热膨胀性能

通过化学共沉淀法和正交试验设计方法得到高纯度的钨酸锆(ZrW_2O_8),对其前驱体进行热重-差热分析,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和热膨胀仪对产物进行物相分析、形貌表征以及ZrW_2O_8/环氧树脂复合材料的热膨胀性能分析。结果表明:所得产物物相主要为ZrW_2O_8,具有无规则形状,粒度约10μm;当ZrW_2O_8粉体添加质量分数为20%和40%时,ZrW_2O_8/环氧树脂复合材料的热膨胀系数与环氧树脂基体的热膨胀系数相比,分别降低了16.94%,42.15%。     

负热膨胀化合物材料ZrW2O8的机理与制备技术

以ZrW2O8为典例，介绍了新型功能材料——负热膨胀材料的最新研究进展；列举了几种负热膨胀材料的物理性质和热力学参量；叙述了ZrW2O8的α相、β相和γ相之间的转变关系和过程；介绍了该类新材料的负热膨胀机理及刚性单元模式和受抑软性模式两种理论模型；系统探讨了该类材料的固相合成和液相合成技术，对比分析了各自的特点与存在的不足，在此基础上结合研究工作提出了该类材料的研究方向、     

环氧树脂/ZrW2O8封装材料的制备及其性能

将负热膨胀材料ZrW2O8粉体按一定质量比例与E-51环氧树脂混合,制备电子封装材料.测定了不同比例下封装材料的线膨胀系数、玻璃化温度、抗拉与弯曲强度、吸湿率和耐腐蚀性能.研究结果表明:采用超声波处理,可使ZrW2O8粉体均匀分散在环氧树脂E-51基体中.随着ZrW2O8质量分数的增加,封装材料的线膨胀系数下降,玻璃化温度升高,拉伸、弯曲强度与抗吸湿性提高;当ω(E-51)∶ω(ZrW2O8)=3∶2时,封装材料的耐酸性腐蚀较好,而耐碱性腐蚀的能力较差.     

B位掺杂对固体氧化物燃料电池连接材料La0．85Sr0．15CrO3性能的影响

研究La0.85Sr0.15CrO3 B位(Cr位)掺杂不同的金属离子(Ni、Cu、Co、Ti、Ni Co) 的烧结性能、热膨胀和电子电导率.实验发现:离子掺杂可以降低La0.85Sr0.15CrO3的烧结温度;掺杂Ni对提高系统烧结性能最有效,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.05O3的相对密度可达到94%;掺杂Co或者Cu能提高La0.85Sr0.15CrO3的热膨胀系数,而Ni和Ti 掺杂则有相反作用.所有试样在300 ～ 1 000 ℃具有线性热膨胀性,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.02Co0.02O3在1 000 ℃空气气氛中的热膨胀系数为10.6×10-6/℃,和摩尔分数为8%的Y2O3稳定的ZrO2 (8YSZ) 电解质的热膨胀系数相匹配.与B位一元掺杂的La0.85Sr0.15CrO3试样相比,La0.85Sr0.15Cr0.95Ni0.02Co0.02O3 在675 ～ 850 ℃温度范围内显示出更高的电子电导率.     

α-ZrW_2O_8/Cu复合材料的制备、微观结构和致密度

采用粉末冶金法制备了ZrW2O8/Cu复合材料.将所制备的ZrW2O8/Cu复合粉体在300～600 MPa压制成型,在H2和N2惰性还原混合气氛下600 ℃烧结2 h后获得含有不同体积分数α-ZrW2O8的α-ZrW2O8/Cu复合材料.XRD分析结果表明,在ZrW2O8表面包覆铜后进行烧结和后热处理所获得的α-ZrW2O8/Cu复合材料中,未发现因热应力产生的γ-ZrW2O8和杂相,有效减小了因ZrW2O8相变而导致其负热膨胀效应的降低.研究结果表明,α-ZrW2O8能均匀分布在Cu基体中.随着压力的提高和Cu的增加,复合材料的致密度提高至88.9%.     

一种负热膨胀性材料的物相结构分析

用高温固相反应法制备了一种负热膨胀性材料 ,经X射线衍射分析证明为单一物相ZrW2 O8,进而确定了ZrW2 O8为简单立方晶系 .精化的晶胞参数a =0 .92 2 0 0nm ,计算了单位晶胞中含有的ZrW2 O8分子数目Z =4以及平均晶粒尺寸D =79nm、单位晶胞体积V =0 .78378nm3和比表面积S =1.4 9× 10 5cm2 / g等结构参数     

Yb2O3、Al2O3、TiO2对Yb-TZP材料性能的影响

用超细ZrO2 、Yb2 O3粉末经机械混合、常压烧结制备Yb_TZP材料 ,实验显示2 .5% (摩尔分数 ,全文同 )Yb2 O3的掺量足以将ZrO2 稳定在四方相 ;8% (质量分数 ,全文同 )Al2 O3、0 .5% (质量分数 ,全文同 )TiO2 的添加剂使Yb_TZP的烧结温度下降 10 0℃ ,并且获得σf 提高 11%、KⅠc增加 16 %、Hv 增加 13%的好结果 .     

负膨胀材料ZrW2O8的新制备方法及拉曼光谱研究

以ZrOCl2.8H2O、WO3和浓氨水为原料,采用化学沉淀法制备ZrW2O8陶瓷,通过XRD、拉曼光谱和热膨胀仪等分析手段对产物结构进行表征.结果表明,采用化学沉淀法在温度1473 K～1523 K,时间50～240 min内可以制备出具有较高纯度的ZrW2O8.变温拉曼光谱进一步表明,ZrW2O8的负热膨胀与低波数的声子模有关,另外高频光学声子模对其负热膨胀也有贡献.     

植物结构铝基复合材料的制备及热学性能

为研制新型复合材料,将植物结构引入到金属基复合材料的制备中.该文以柳桉木材为模板,先将其转变为多孔碳,再通过铝合金和硅树脂的浸渍,制备了具有木材结构的Al/C、Al/(SiC+C)两种铝基复合材料,并通过扫面电镜、热膨胀仪和导热仪对复合材料的微观结构、热膨胀性能及导热性能进行了研究,建立了导热模型.结果发现该复合材料的结构由所选模板的结构决定,这与以往结构完全由人为控制的金属基复合材料不同;并且其热膨胀系数明显低于铝合金,导热系数(98.2和95.4 W·m~(-1)·K~(-1))远高于由木材转化的多孔碳(2.22 W·m~(-1)·K~(-1)).     

偶联剂对木塑复合材料冲击强度与热膨胀性能的影响(英文)

以高密度聚乙烯(HDPE 6761)为基体,松木纤维(Pine)为增强材料,MAPE(EpoleneG2608)、MAPP(Exxelor VA1840)和Fusabond(WPC576D)为偶联剂,采用注塑法制备木塑复合材料(WPC),并测定了HDPE基体和不同配比WPC的热膨胀性能与冲击强度。结果表明:WPC的冲击强度明显低于高密度聚乙烯板(HDPE),较低的冲击强度是木塑复合材料的一个主要缺点,偶联剂的加入可以提高WPC的冲击强度;WPC的热膨胀系数明显低于HDPE,虽然偶联剂的加入可以较好地抑制热膨胀,但WPC的热膨胀系数的主要影响因素是木纤维的加入量及塑料基体的种类。     

Cu-Fe_(64)Ni_(36)合金显微组织及热膨胀性能研究

基于Cu-Fe-Ni三元系的计算相图设计制备了不同Cu质量分数的Cu-Fe64Ni36三元合金.通过电子探针仪、光学显微镜和热机械分析仪研究了淬火温度(1 000,1 100℃)及时效温度(600,700,800℃)对合金的微观组织和热膨胀性能的影响.研究结果表明:Cux(Fe0.64Ni0.36)100-x(x%,(100-x)%均为质量分数)合金在1 000℃保温24h淬火并在600℃时效100h后,其热膨胀系数明显减小.其中,Cu30(Fe0.64Ni0.36)70合金热膨胀系数为6.26×10-6℃-1,可以与电子封装中半导体材料的热膨胀系数相匹配.     

基于热膨胀法与相体积计算模型研究连铸坯冷却过程中奥氏体相变行为

采用热膨胀仪测试研究了Q450NQR1钢连铸坯5℃·min-1及20℃·min-1冷却速率下的线性热膨胀(△L/L0)和热膨胀系数随温度的变化规律.在此基础上,建立了一种基于平均原子体积的相体积计算模型,量化研究了奥氏体相变过程中各相体积分数的变化规律,并在将计算结果与显微组织观察结果对比分析基础上,讨论了连铸冷却速率对铸坯奥氏体相变过程的影响.结果表明：该计算模型可以较为准确地描述铸坯的奥氏体相变过程,适用于多相连续析出相变;随着冷却速率的增大,铸坯热膨胀曲线中对应于铁素体和珠光体析出的两个变化峰向低温区移动,峰值明显增大;冷却速率由5℃·min-1上升至20℃·min-1时,铁素体及珠光体起始析出温度分别降低约32℃和37℃,最终体积分数分别由0.894和0.106变为0.945和0.055.