A2M3O12(A=Sc,Al;M=W,Mo)化合物及其復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境溫度的變化發(fā)生“熱縮冷脹”的材料稱為負(fù)熱膨脹(Negativethermalexpansion,簡(jiǎn)稱NTE)材料。負(fù)熱膨脹材料研究是材料科學(xué)中近年來(lái)新興的學(xué)科分支,其中A2M3O12系列是很重要的一類負(fù)熱膨脹材料,該系列化合物最大的特點(diǎn)就是其成分靈活多變,A離子的位置可由尺寸從Al3+(半徑為0.675(A))到Gd3+(半徑為1.075(A))的任何三價(jià)陽(yáng)離子替代。因此可以方便地通過(guò)不同元素的替代與摻雜得到熱膨脹系數(shù)可控的材料

2、,同時(shí)也可將其與正熱膨脹材料復(fù)合制備近零膨脹的復(fù)合材料,其在電子學(xué)、光學(xué)、微電子、醫(yī)用材料、光纖通訊系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文以Sc2O3,WO3和MoO3為原料,采用分步固相法制備了負(fù)熱膨脹材料Sc22W3O12和Sc2Mo3O12,實(shí)驗(yàn)表明,采用固相法成功合成了高純度正交晶系結(jié)構(gòu)的Sc2W3O12和Sc2Mo3O12。在室溫～1200℃溫度范圍內(nèi)Sc2W3O12無(wú)相變,不發(fā)生分解,其在30～800℃內(nèi)平均熱膨

3、脹系數(shù)為-5.60×10-6℃-1。Sc2Mo3O12在約1116℃發(fā)生分解,并且燒結(jié)溫度顯著地影響Sc2Mo3O12的負(fù)熱膨脹性能,隨著燒結(jié)溫度從900℃C增加到1100℃,樣品在室溫～600℃內(nèi)平均熱膨脹系數(shù)從-4.49×10-6℃-1變化到-5.83×10-6℃-1。
　　 針對(duì)A2M3O12系列材料成分靈活多變的特性,以Al2O3、Sc2O3和WO3粉末為原料,通過(guò)固相反應(yīng)法合成Al2-xScxW3O12(x=0～2)系

4、列固溶體,實(shí)驗(yàn)表明,所有的樣品都具有正交結(jié)構(gòu),由于Al3+和Sc3+半徑不同,室溫下隨著稀土鈧(Sc)含量的增加,晶體的晶胞參數(shù)與晶胞體積逐漸增大。Al2-xSCxW3O12的平均熱膨脹系數(shù)在1.24×10-6℃-1和-5.60×10-6℃-1之間變化,說(shuō)明通過(guò)調(diào)整材料的組成可以將其熱膨脹系數(shù)控制為一定的正值、近零或負(fù)值。
　　 利用A2M3O12系列材料熱穩(wěn)定性高的特點(diǎn),以Sc2W3O12為例,將ZrO2與Sc2W3O12按一