文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
t-ZrO<,2>/α-Al<,2>O<,3>陶瓷纳米复合粉体制备研究
姓名:吴建华
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:杨立新
20050501
2005 届硕士毕业论文: t-ZrO2/α-Al2O3 陶瓷纳米复合粉体制备研究
摘要
纳米级氧化铝粉体粒径小,表面原子比例高,具有独特的体积
效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应,是开发新一代高
强度,高韧性,多功能陶瓷的理想原料。在电子学,机械,宇航工
业等高科技领域有着广阔的应用前景。Al2O3 陶瓷的脆性问题严重
阻碍氧化铝陶瓷的应用和发展,近年来研究者们试图通过添加第二
相来改善氧化铝陶瓷的力学性能。纳米级可相变四方氧化锆作为弥
散相增韧氧化铝陶瓷是当前精细陶瓷材料研究的热点之一。
本论文主要工作是:通过共沉淀法、室温固相反应法和溶胶凝
胶法制备 nm-nm 复合 t-ZrO2/α-Al2O3 陶瓷粉体,比较三种途径制备
复合粉体的差异,通过对制备 t-ZrO2/α-Al2O3 复合纳米粉体实验条
件的基础研究,确定较为合理的实验方案。
采用共沉淀法在不同条件下合成了 t-ZrO2/α-Al2O3 纳米复合粉
体。前驱体的制备温度以 45℃为宜,反应物 NH4HCO3/(Zr+Al)摩
尔比对反应中锆的沉淀率影响显著。前驱体经过 1100℃焙烧出现
t-ZrO2 和γ-Al2O3 的宽化衍射峰,t-ZrO2 较均匀地分散于氧化铝中,
两相粒晶大小均在 10~20nm 之间。经进一步加热到 1200℃时
α-Al2O3 相迅速生成并伴有部分晶粒融合发生。
采用室温固相反应制得了具有同碳酸铝铵类似的组成和不定
形结构的氧化铝前驱体。同时制备了含锆的复合前驱体,复合前驱
体煅烧后得到 t-ZrO2/α-Al2O3 复合粉体,在 1200℃高温下未见烧结,
两相分布均匀,形貌规则,粒径分布窄为 20nm 左右。通过在同样
的条件下制备 Al2O3 粉体和 t-ZrO2/α-Al2O3 复合粉体发现:氧化锆
的存在抑制了氧化铝的烧结。
均匀碱化过程制备了含锆且盐基度为 80%的聚合氯化铝溶胶,
干燥凝胶化后,得到的凝胶在 1200℃煅烧得到多相共存的复合
ZrO2/Al2O3 粉体。煅烧后的复合粉体硬团聚明显,部分未烧结的小
颗粒粒径为 100nm 左右。
关键词:氧化铝氧化锆纳米复合粉体
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2005 届硕士毕业论文: t-ZrO2/α-Al2O3 陶瓷纳米复合粉体制备研究
Abstract
Because of small size of gains, high ratio of atoms on the surface,
and so with the four specific effects: volumetric effect, superficial
effect, quantum-size effect and macroscopical tunneling effect,
nanosized alumina powders is ideal starting materials for developing
new generation of higher strength, higher structure toughness and
multifunctional ceramics. Nanosized alumina powders is being applied
in many high-tech fields, which includes electronics, machine,
aerospace industry, etc. But the brittleness of alumina ceramics hinder
severely from its development and application. Recently, many
researchers have tried to promote the mechanical performances of
alumina ceramics though doping the second phase. So toughening
alumina ceramics dispersed with t-ZrO2 has been paid more attention
in the fields of fine ceramics materials toda