二步烧结法制备锆酸钙材料的研究

为提高锆酸钙材料的致密度,以碳酸钙和氧化锆为原料,采用预烧—破碎—压制成型—高温烧成的二步烧结法制备了锆酸钙(CaZrO_(3))材料,主要研究预烧温度(分别为1200、1300、1400、1500℃)对CaZrO_(3)材料显微结构和常温性能的影响。结果表明:1)采取二步烧结法能使原料分布均匀,反应彻底,避免了氧化锆相变导致的试样膨胀开裂;2)预烧温度为1400℃时,试样的综合性能最优,主晶相CaZrO_(3)可达99%(w),平均晶粒尺寸为4~5μm,显气孔率为1.6%,体积密度为4.40 g·cm^(-3),常温耐压强度为590 MPa。

原位合成锆酸钙对镁锆材料性能的影响

为了研究原位合成锆酸钙对镁锆材料性能的影响,将碳酸钙和脱硅锆(合计加入量分别为10%、20%和30%)与电熔镁砂混合、成型、烘干后,分别于1 600、1 700℃保温3 h煅烧。检测烧后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、常温耐压强度、抗热震性、抗渣性,并分析试样的物相组成。结果表明:在同一煅烧温度时,随着锆钙合量增加,烧后试样的体积密度和常温耐压强度逐渐减小,显气孔率和线收缩率逐渐增大;在同一锆钙合量时,随着锻烧温度的升高,烧后试样的体积密度、线收缩率和常温耐压强度逐渐增大,显气孔率逐渐降低;当煅烧温度为1 600℃、锆钙合量为10%时,试样的抗热震性最好;当煅烧温度为1 700℃、锆钙合量为10%时,试样的抗渣性最优。

烧结助剂对锆酸钙材料性能的影响

锆酸钙材料是一种具有潜在应用前景的高温合金熔炼用坩埚材料,以电熔锆酸钙(CaZrO_(3))为主原料,添加少量(加入质量分数为0.5%~2.0%)的TiO_(2)、Al_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)粉体作为烧结助剂,在150 MPa下压制成?30 mm×7 mm的坯体,经1650℃保温3 h烧成。研究了烧结助剂种类及其加入量对锆酸钙材料烧结程度、物相组成及显微结构的影响。结果表明:1)添加2%(w)TiO_(2)时试样烧结性能最优,这是由于发生固溶反应促进了材料的烧结;2)Al_(2)O_(3)的加入量为1%(w)较适宜,由于产生液相促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10~30μm;3)Y_(2)O_(3)的加入量为0.5%(w)较适宜,由于发生固溶反应促进了材料的烧结,烧后试样中平均晶粒尺寸为10~50μm。

二氧化硅对锆酸钙材料结构及性能的影响

以分析纯氧化锆和碳酸钙为原料，成本相对低廉的二氧化硅为添加剂，利用固相反应烧结制备锆酸钙材料。研究了二氧化硅对锆酸钙材料相组成、晶胞参数、微观结构及常温性能的影响。用X射线衍射、扫描电镜及X＇pert plus分析软件分别对烧后锆酸钙试样的l锅相组成、显微结构和品胞参数进行表征和计算，并对试样的体积密度和显气孔率进行了测定。结果表明：利用碳酸钙和氧化锆住1600℃下保温3h，制备出的锆酸钙材料致密度较低；引入二氧化硅可以促进锆酸钙材料的烧结，当二氧化硅的加入量小于0．5mol％时，二氧化硅主要是通过在锆酸钙材料中形成间隙固溶体，产生品格缺陷而促进材料的烧结；同时二氧化硅在锆酸钙材料中形成固溶体后，还导致锆酸钙相晶胞参数和晶胞体积的增大；由于O2-半径较大，难以进人间隙位置，使得二氧化硅在锆酸钙材料中的固溶量很小。当二氧化硅的加入量大于或等于0．5mol％时，锆酸钙的品胞参数和晶包体积将几乎不发生变化，但是在锆酸钙材料中会有硅酸二钙相的出现和增加；二氧化硅最佳加入摩尔百分含量为0．25％～0．5％。

烧结方式对合成锆酸钙材料结构和性能的影响

为了探讨烧结方式对锆酸钙材料性能的影响,以m-Zr O2和Ca CO3为原料,按物质的量比1∶1配料并外加质量分数为5%的酒精,经成型、干燥后,利用一步煅烧(1 600℃3 h)、二步煅烧(1 000℃3 h预烧后经破碎、成型后再经1 600℃3 h煅烧)和热压烧结(在1.5 MPa压力,氩气气氛,1 600℃3 h)制备了锆酸钙材料,并研究了烧结方式对锆酸钙材料的相组成、显微结构和致密度的影响。结果表明:不同的烧结方式对合成锆酸钙的相组成没有影响,但合成锆酸钙材料的显微结构差异明显;二步煅烧是合成锆酸钙材料最合适的烧结方式。

CaCO_3微粉对锆酸钙性能的影响

以Ca(OH)_2和m-ZrO_2为原料,按物质的量1:1进行配料,添加不同质量分数的CaCO_3微粉,混料均匀后压样,经1600℃保温3 h后制备得到锆酸钙(CaZrO_3)。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X’Pert plus图象处理软件分析CaCO_3微粉对锆酸钙材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明:当没有添加CaCO_3微粉时,试样烧结前后线收缩率为8.23%,体积密度为3.40 g.cm儃3,显气孔率为14.5%,CaZrO_3晶粒尺寸为4.08μm;当加入质量分数为8%CaCO_3微粉时,试样烧结前后线收缩率为14.89%,制备锆酸钙体积密度为4.02 g.cm^(-3),显气孔率为8.6%,CaZrO_3晶粒尺寸为5.45μm;由此可见,添加少量CaCO_3微粉有利于锆酸钙烧结致密性和晶粒长大。

CuO对锆酸钙性能的影响

以Ca（OH）2和m–ZrO2为原料,按物质的量1:1配料,添加不同质量分数的CuO,混料均匀后压样在不同烧结温度保温3 h后制备锆酸钙。将烧结后的样品用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）分析CuO对锆酸钙材料的烧结性能、物相组成、微观结构的影响。结果表明:样品在1600℃温度烧结后,当没有添加CuO时,试样烧结前后线收缩率为11.22%,体积密度为3.37 g×cm-3,显气孔率为15.6%,CaZrO3晶粒尺寸为3.58μm;当加入质量分数为1.5%CuO时,由于在烧结过程中CuO和CaO反应生成低熔点相CaO–CuO,产生液相促进烧结,试样烧结前后线收缩率为19.68%,制备锆酸钙体积密度为4.07 g×cm-3,显气孔率为7.6%,CaZrO3晶粒尺寸为5.14μm。

Fe2O3添加剂对锆酸钙陶瓷烧结性能的影响

以分析纯Ca(OH)2和m-ZrO2为原料,按物质的量1:1进行配料,添加不同质量分数Fe2O3粉末作为添加剂,经充分混合后压制成?20 mm×20 mm圆柱试样,再经1600℃保温3 h煅烧制备得到锆酸钙陶瓷试样(CaZrO3)。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析Fe2O3粉末添加剂对CaZrO3陶瓷材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明:当没有添加Fe2O3粉末时,试样烧结前后线变化率为12.72%,体积密度为3.92g·cm-3,显气孔率为14.9%,CaZrO3晶粒尺寸为4.22μm;当加入质量分数0.75%Fe2O3粉末时,试样烧结前后线变化率为17.20%,体积密度为4.68 g·cm-3,显气孔率为6.8%,CaZrO3晶粒尺寸为5.21μm。

DBC-AsA吸光光度法测定锆酸钙烧结物中游离氧化锆

二溴羧基偶氮胂（ＤＢＣ－ＡｓＡ）是一种新显色剂，已用于铈的测定＾［１］。本文研究了二溴羧基偶氮胂与锆的显色反应，并用于锆酸钙烧结物中微量锆的测定，结果令人满意。

锆酸钙加入量对镁质弥散型透气耐火材料性能的影响

为改善镁质弥散型透气耐火材料性能,以粒度0.2～1 mm的高纯镁砂颗粒、≤0.074 mm的高纯镁砂细粉和≤0.074 mm的锆酸钙细粉为原料,经配料、成型、110℃保温24 h干燥和1 650℃保温3 h烧成制备镁质弥散型透气耐火材料。研究了锆酸钙加入量（w）分别为5%、9%、13%时对镁质弥散型透气耐火材料致密度、透气度、抗热震性、常温强度和高温强度等性能及显微结构的影响。结果表明,随着锆酸钙加入量的增加,材料的显气孔率、透气度、烧后常温强度和高温抗折强度减小,体积密度增加,抗热震性能得到改善,并在加入量达到9%（w）时最高。

铝表面锆酸钙热障涂层组织结构研究

利用热喷涂方法在铝板表面制作了锆酸钙热障涂层 ,结合X射线衍射结构分析和金相组织分析 ,探讨了不同工艺方法对涂层质量的影响。研究表明 ,在等离子喷涂中锆酸钙部分分解成氧化锆和氧化钙 ,在火焰喷涂中锆酸钙几乎不分解 ;两种喷涂过程中锆酸钙均能保持氧化锆高温正方相结构 ,抑制了氧化锆高温可逆相变 ,消除了因氧化锆相变造成的涂层内应力 ,从而改善涂层与基体的结合状况 ;等离子喷涂雾化充分 。

锆酸钙引入形式对MgO-CaZrO_3质弥散型透气材料性能的影响

为了改善镁质弥散型透气材料的性能,以高纯镁砂颗粒（0.2～1mm）、预合成锆酸钙粉（≤0.074mm）、分析纯碳酸钙粉（≤0.044mm）、分析纯单斜氧化锆粉（≤0.005mm）为原料,设计了最终烧成后均含有87%（w）的高纯镁砂和13%（w）的锆酸钙,但锆酸钙引入形式不同（预合成锆酸钙、利用碳酸钙和氧化锆原位反应生成的锆酸钙、预合成锆酸钙＋原位生成的锆酸钙）的3种MgO-CaZrO3质试样,经配方计算、配料、成型、110℃干燥和1650℃烧成后,检测这3种试样的显气孔率、体积密度、透气度、常温强度、高温强度和抗热震性,并分析其显微结构.结果表明：1）随着原位锆酸钙设计生成量的增加,试样的烧后线收缩率、显气孔率和透气度均增大,常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和抗热震性均呈先增大后减小的变化趋势,锆酸钙的分布也更加均匀;2）综合考虑材料的透气度、常温强度、高温强度和抗热震性,复合引入原位锆酸钙和预合成锆酸钙的试样最佳.

共沉淀湿法超细锆酸钙粉体的制备

采用共沉淀－煅烧湿法制备技术获得了颗粒均匀、平均粒径小于０．５μｍ、纯度在９９．０％以上的锆酸钙（ＣａＺｒＯ_３）粉体，并利用化学分析、离心沉降法和透视电镜等检测手段探查了工艺条件对共沉淀和产品的影响。

电纺聚己内酯/Ⅰ型胶原蛋白/纳米锆酸钙复合支架的制备及其生物相容性的研究

目的:制备聚己内酯(PCL)/Ⅰ型胶原(COLI)/纳米锆酸钙(n CZ)复合支架用于骨组织再生,评价其性能及对人牙周膜细胞(PDLCs)生物相容性及成骨分化的影响。方法:用静电纺丝法制备PCL/COLI、PCL/COLI/纳米羟基磷灰石(n HA)和PCL/COLI/n CZ复合支架,通过扫描电子显微镜表征支架形貌,能量色散X射线光谱分析仪分析支架元素组成,万能拉伸机检测支架机械性能。将复合支架与PDLCs共培养,使用CCK-8法检测细胞增殖情况,扫描电镜观察细胞形貌,通过碱性磷酸酶(ALP)、茜素红(ARS)染色观察各组复合支架对PDLCs的矿化能力的影响。结果:PCL/COLI/n CZ复合支架呈多孔网状结构,添加了纳米材料的复合支架表面见粗糙外观。PCL/COLI/n CZ在3种复合支架中机械强度最佳(P<0.05)。CCK-8和扫描电镜显示,PDLCs在3种复合支架上均能稳定增殖(P>0.05)。与PDLCs共培养,PCL/COLI/n CZ组的ALP和ARS染色面积较PCL/COLI组多(P<0.05),与PCL/COLI/n HA组无明显差异(P>0.05)。结论:PCL/COLI/n CZ复合支架有优良的机械性能和生物相容性,且具有成骨诱导的潜能,可用于骨组织工程。

锆酸钙对镁质弥散型透气耐火材料性能的影响

以高纯镁砂为骨料,通过原位合成、直接添加、复合添加锆酸钙三种方法制备了不同锆酸钙含量的镁质弥散型透气耐火材料,研究了锆酸钙添加量和添加方式对该耐火材料性能的影响。结果表明:随着直接添加方式下锆酸钙加入量的增加,试样的透气度、显气孔率和体积密度增大,线收缩率和强度减小,抗热震性能则先增后降,当锆酸钙质量分数达到9%时最高;在三种添加方式下,以原位合成方式添加锆酸钙试样的透气度、显气孔率、体积密度、线收缩率均最大,强度最低,而复合添加方式下试样的烧结性好,强度和抗热震性能最高。

锆酸钙基高温质子导体材料

锆酸钙基材料具有优良的热、机械、发光、介电性能,是先进的耐火、发光、铁电材料。自1991年Iwahara等发现锆酸钙基材料在高温下具有质子导电性以来,锆酸钙基电解质陶瓷的研究取得重大进展。本文结合本实验室的研究分别从材料制备、陶瓷烧结、质子传输机理及影响质子传输的因素等4个方面就20年来锆酸钙基质子导体材料的研究进展进行了综述,并对其未来发展进行了展望。

稀土离子掺杂锆酸钙纳米晶的制备及发光性质

采用溶胶–凝胶法在700℃和较短的煅烧时间下制备了钙钛矿结构的CaZrO3和不同浓度的Eu3+、Dy3+掺杂的CaZrO3纳米晶粉末,对合成产物的发光性质进行研究。结果表明:Eu3+掺杂的CaZrO3样品在590～630 nm之间有强的橙红光发射,在Eu3+掺量为5.0%(摩尔分数,下同)时发光强度达到最高值。Dy3+掺杂的CaZrO3样品分别在575 nm和485 nm处有强的黄光和蓝光发射,Dy3+的最佳掺量为2.0%,此时浓度猝灭现象不明显。Eu3+、Dy3+共掺的CaZrO3样品表现为Eu3+的发光,但其发光强度随着Dy3+掺量的增大出现荧光猝灭现象。

熔盐法合成锆酸钙

以CaCO3和ZrO2为原料,CaCl2为熔剂,在熔盐条件下合成CaZrO3粉体,考察了原料配比、保温时间和煅烧温度对合成过程的影响,通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜对合成产物的物相组成和颗粒形貌进行了分析。结果表明,提高CaCO3和熔盐的量有利于合成反应的进行。最佳工艺条件为CaCO3、ZrO2、CaCl2摩尔比为1.2:1.0:1.2,烧成温度和保温时间分别为900℃和3 h。在最佳工艺条件下制备出的CaZrO3粉体粒度为1.0～2.0μm,分散性好,颗粒呈四方体状。以CaCl2为熔盐时,合成CaZrO3的反应机制为"模板生长"和"溶解–析出"两种形式共存。

氧化铝对锆酸钙材料组成和结构的影响

以分析纯氧化锆和碳酸钙为原料,利用固相反应烧结制备锆酸钙。通过添加活性α-氧化铝,用X射线衍射、扫描电镜分析了氧化铝对锆酸钙材料相组成、晶胞参数、微观结构及致密度的影响。结果表明,利用碳酸钙和氧化锆在1600℃下保温1 h,制备出的锆酸钙材料致密度较低;氧化铝的加入导致锆酸钙相的晶胞参数和晶胞体积减小;Al3+的电场作用,减弱了锆酸钙中Ca-O的键力,导致锆酸钙材料中铝酸钙相增多。适量氧化铝促进锆酸钙的烧结,提高锆酸钙的致密度,确定氧化铝最佳加入摩尔百分含量为2%~3%。

钇铁共掺杂锆酸钙致密扩散层极限电流型氧传感器

采用固相反应法合成钇铁共掺杂锆酸钙(Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ(x=0.3,0.4,0.5))混合导体材料,以钇铁共掺杂锆酸钙为致密扩散障碍层,以YSZ为泵氧层,制备了极限电流氧传感器。结果表明:Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ的主晶相为菱方钙钛矿结构;随Fe掺杂量的增加,Y0.08Ca0.92Zr1-xFexO3-δ材料的总电导率和离子电导率均增大;在800~950℃范围,氧传感器具有良好的极限电流,出现极限电流的温度随Fe掺杂量的增加而降低,极限电流(lg IL)与1 000/T呈线性关系:lg IL=3.215-2.101 3×(1 000/T),氧离子扩散激活能为0.417 eV。在750℃、1.0%(摩尔分数)≤x(O2)≤7.5%时,极限电流IL与氧含量x(O2)间的关系式为:IL=7.047 6+3.875 1×x(O2)。