共沉淀法合成磷酸盐陶瓷Ca_(1-x)Ba_xZr_4P_6O_(24)粉体的研究

用共沉淀法合成了磷酸锆钡钙 [Ca1 -xBaxZr4(PO4) 6 ,0≤x≤ 1]陶瓷粉体的先驱体 ,研究了消除团聚并获得结晶良好、配比准确的单相Ca1 -xBaxZr4(PO4) 6 粉体的方法 .结果表明 :在共沉淀反应过程中控制pH =9,并采用低分子有机溶剂分散处理共沉淀物 ,可有效防止反应过程及液固分离过程中团聚体的形成 ,使制备的粉体具有较窄的粒度分布 ,平均粒径 2 μm左右 ;采取反加料顺序并保持沉淀剂过量 ,可避免分别沉淀 .将先驱体在 90 0℃下煅烧 2h后 ,经XRD分析发现为单相的Ca1 -xBaxZr4(PO4) 6

添加剂对磷酸盐陶瓷Ca_(1-x)Ba_xZr_4(PO_4)_6热膨胀性能的影响

研究了烧结助剂ZnO ,MgO和晶粒生长抑制剂SiO2 对NZP族陶瓷材料Ca1 -xBaxZr4(PO4) 6 (0≤x≤ 1,简称CBZP)热膨胀性能的影响。结果显示 :不同添加剂对CBZP陶瓷的热膨胀系数和耐热冲击性均有较大影响 ,以ZnO为添加剂的CBZP系列陶瓷为低热膨胀材料 ,由于烧结过程中晶粒过度长大导致材料耐热冲击性不好 ;添加MgO ,SiO2 均会使该系列陶瓷的平均线膨胀系数明显升高 ,其耐热冲击性优于前者。

提高NZP族磷酸盐陶瓷材料耐热冲击性的研究

NZP族陶瓷材料是一类理想的热膨胀系数可设计的低热膨胀陶瓷 ,但由于同时具有较大的热膨胀异向性 ,导致材料内部易形成微裂纹 ,故耐热冲击性不理想。本研究通过调整材料的化学组成和添加晶粒生长抑制剂SiO2 ,研究了这两种途径对提高NZP族陶瓷KxSr1-x/ 2 Zr4 P6 O2 4 (0≤x≤ 2 ,简称KSZP)和Ca1-xBaxZr4 P6 O2 4 (0≤x≤ 1 ,简称CSZP)耐热冲击性的效果。实验结果表明 ,对于KSZP系列 ,调整组成可获得a2 0 / 10 0 0 =0 .8× 1 0 - 6 /℃的近零膨胀材料KSr1/ 2 Zr4 P6 O2 4 ,同时其热膨胀异向性也接近零 ,具有较好耐热冲击性 ;对CSZP系列而言 ,调整组成很难消除热膨胀异向性 ,提高耐热冲击性较为有效的途径是烧结过程中添加 3 %SiO2 适当抑制晶粒过度长大 。

新型NZP族介孔磷酸盐分子筛CaZr_4(PO_4)_6的制备及表征

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethyl ammonium bromide,CTAB)为模板剂,采用添加有机酸的无机溶胶-凝胶工艺成功地合成了化学组成为CaZr4(PO4)6的磷酸锆钠族(NZP族)介孔分子筛。利用X射线衍射、N2吸附-脱附和高分辨率透射电镜等对合成产物的物相和孔结构特征进行了表征。结果表明:当n(CTAB):n(ZrO2)=(0.6～0.8):1(摩尔比)时,可获得孔的平均尺寸为8.5nm且具有短程有序孔道结构的结晶态介孔CaZr4(PO4)6,其比表面积可达67～80m2/g,孔容为0.17～0.21cm3/g。上述研究结果使长期以来被用于制备低热膨胀结构陶瓷的NZP族粉体材料的应用领域极有希望转向新型分子筛催化材料。

蜂窝堇青石陶瓷负载的CaZr_4P_6O_(24)涂层的制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了化学组成为CaZr4P6O24(CZP)的溶胶态前驱物,用其涂覆薄壁蜂窝堇青石陶瓷,经过700℃焙烧2h转化为具有低热膨胀特性的结晶态CZP涂层。用X射线衍射和BET(Brunauer-Emmett-Teller)氮吸附法表征了涂层的物相和孔结构,用扫描电镜观察了涂层表面及涂层与基体的界面结合处的形貌,用能量色散光谱仪分析了涂层中的元素分布及含量。结果表明:在蜂窝堇青石陶瓷基体上形成的涂层组成为CZP;表面沉积了19.5%(质量分数)CZP的蜂窝堇青石陶瓷的BET比表面积、孔体积和平均孔径分别为16.4m2/g,0.0225mL/g和2.74nm。CZP涂层与蜂窝堇青石基体的界面结合良好。发动机台架性能试验结果表明:"CZP-蜂窝堇青石"复合载体负载的单钯催化剂表现出与"γ-Al2O3-蜂窝堇青石"负载的单钯催化剂相近的三效转化活性。

CZP陶瓷的烧结特性与抗热冲击性能

采用固相合成法制备CaZr4(PO4)6(calcium zirconium phosphate,CZP)陶瓷粉体。研究添加剂对CZP陶瓷烧结特性和热膨胀系数的影响以及CZP陶瓷的抗热冲击性能。通过X射线衍射分析、扫描电镜分析、热膨胀法和Archimedes排水法分别表征CZP陶瓷的晶体结构、微观形貌、热膨胀系数和体积密度。结果表明:CZP陶瓷的最佳烧结温度为1100℃,此时添加质量为2%MgO或ZnO的CZP陶瓷的显气孔率最低,分别为0.38%或0.23%;在室温(25℃)～600℃、热震40次后,CZP陶瓷的抗弯强度仅下降2.66%;随着烧结温度的提高(1 100～1 250℃),CZP陶瓷的平均线热膨胀系数由正值(2.14×10-6℃-1)变化为负值(-1.98×10-6℃-1)。