近年来，在低膨胀材料领域研究人员正寻求耐高温的高强度、高稳定的低膨胀材料，涉及到电子、通讯、环保、生物、医学、交通、航天和工程结构等广泛的应用技术领域。其中，热膨胀性是材料的—个重要的基本性能，材料的抗热震性，复合材料及其力学材料，镀膜和涂层，封接和梯度功能，精密测量等都与热膨胀有关。因此，改善材料的热膨胀性，是科研人员开发新材料时面临的—个重要的研究课题。锂质低膨胀耐热陶瓷具有优异耐高温、抗热震性能以及高温化学稳定性而备受材料工作者的青睐，被广泛应用于窑具、感应加热部件(如微波炉垫片)、高温夹具、电阻丝线圈、高压输电绝缘子、天文望远镜镜坯、高温辐射挡板、家庭用耐热餐具，以及热电偶保护管等。目前常用的锂质低膨胀材料主要是锂辉石质。但自然界的锂辉石是以a一锂辉石的形式存在，由于仅一锂辉石转变为高温稳定的B一锂辉石时会发生约30％的体积膨胀，因此必须预先煅烧锂辉石酬，导致了锂辉石质瓷成本上升。实验结果有实验表明添加5wt％的磷酸盐粉体后，陶瓷具有最低的膨胀系数为1.38X10-6/℃，进一步提高磷酸盐的添加量，复相陶瓷的热膨胀系数随添加量的增加而提高。产生这一现象的原因主要是尽管加入的是已经合成的磷酸锆钠粉体，但从粉体的XRD中可以看出，其中还含有一定量的ZrP，使其热膨胀系数不一定都下降。此外，由于添加的磷酸锆钠粉体在已经存在液相烧结的陶瓷体中，部分Na*离子可能溶出进入玻璃相中，而含Na*离子的玻璃相具有很高的热膨胀系数和极好的助熔效果，这也是为何随着磷酸锆钠粉体添加量的增加，其烧结温度下降的原因。随着磷酸锆钠粉体添加量的增加，Na20的含量逐渐增加，这部分Na*离子不一定均形成磷酸锆钠晶体，所以，过多的加入磷酸锆钠粉体反而会提高复相陶瓷的膨胀系数。磷酸锆陶瓷优势1、磷酸锆的低膨胀性磷酸锆从室温至℃表现为正膨胀，其膨胀系数为1.-6/℃。但磷酸锆烧结材料，随着烧结温度的升高、高温烧成时间的延长，其热膨胀系数下降，特别是在℃以后，负膨胀百分率增大。浙江大学材料系王秀芳等针对烧结温度、烧结时间对磷酸锆陶瓷的膨胀系数的影响，作了对比实验如图图1为磷酸锆粉体中添加2wt%Ni2O3为烧结促进剂，在不同温度下烧结2小时陶瓷的热膨胀曲线。由图可以看出，随着烧结温度的升高，陶瓷的热膨胀系数就下降，负膨胀百分率越来越大。图2为磷酸锆粉体中添加2wt%mgo作烧结促进剂，在℃温度烧结不同时间所获得的热膨胀曲线。由图可以看出，随着烧结时间的延长，陶瓷的热膨胀系数下降，负膨胀率越来越大；℃下烧结8小时的磷酸锆陶瓷的负膨胀最大，正膨胀系数最低；而在℃下烧结1个小时的陶瓷之正膨胀系数表现为最大值。造成如图1、图2结果的原因主要是磷酸锆材料随着烧成温度的升高，逐步向致密化深入之后，进一步提高烧成温度或延长烧结时间，将使晶粒异常长大，当达到临界尺寸后，由于热膨胀系数的各向异性，而产生微裂纹，温度越高，时间越长，晶粒长得越大，产生的微裂纹也越大。这些微裂纹为各晶粒的膨胀提供了场地，晶粒膨胀被裂纹所消化吸收，因此表现出热膨胀系数下降，负膨胀百分率增大现象。故通过控制磷酸锆材料的烧结温度与时间，可以调节磷酸锆材料的热膨胀系数。2、磷酸锆的烧结性纯磷酸锆在℃也不易烧结，但结构稳定。℃以上磷酸锆发生缓慢的分解，致密度下降。故磷酸锆的烧结温度控制在℃以下。降低磷酸锆的烧结温度主要是添加能形成磷酸盐液相的金属氧化物。有ZnO、MgO、Nb2P5、Ta2O5、TiO2等。若需提高材料的使用温度，应选择能形成高熔点液相的金属氧化物作烧结促进剂，如Ta2O5、TiO2。磷酸锆材料在℃以后，随着温度的升高，其晶粒也加速长大，特别是在高温期长时间加热，晶粒长得更大，产生的微裂纹也越多，虽然其热膨胀系数下降，但也带来负面效果，导致强度下降。如添加TiO25wt%的磷酸锆材料在℃烧结30分钟，其抗折强度只有50Mpa。3、磷酸锆陶瓷近来，随着高新技术的发展，对材料性能的要求越来越高。如纳米粉的自蔓延制作技术、超细r—氧化铁粉的制作、高精度稀土冶炼等对承烧器具的要求。不仅要求具有良好的热稳定性、化学稳定性，而且要有较高的强度抵御热应力及粉体膨胀力对器具的破坏。以往的低膨胀承烧器具强度较低，不能适用。磷酸锆陶瓷具有低热膨胀，耐高温、高强度、化学稳定性好等优良性能，有望在高新技术领域得到应用。
转载请注明地址:http://www.1xbbk.net/jwbfz/6642.html
