Cu2V2O7負(fù)熱膨脹特性的研究及Al-Cu2V2O7低熱膨脹復(fù)合材料的研究.pdf

1、絕多數(shù)材料都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，在溫度升高時(shí)，儀器設(shè)備發(fā)生熱形變，其靈敏度會(huì)有所降低，導(dǎo)致其可靠性受到很大影響。特別是隨著集成電路的快速發(fā)展，對(duì)材料的熱穩(wěn)定的要求更高。負(fù)熱膨脹材料/金屬基復(fù)合材料的研究，可在保持金屬的高熱導(dǎo)率和高彈性模量的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮負(fù)熱膨脹材料的負(fù)熱膨脹特性及低密度的優(yōu)勢(shì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的負(fù)膨脹材料有很多，但是目前能夠用于實(shí)際生活的還很少。本論文工作包括Cu2V2O7材料的制備及負(fù)熱膨脹機(jī)理的研究，而后是對(duì)Cu2V2O

2、7/Al復(fù)合材料的研究，以期制備可控?zé)崤蛎浀膹?fù)合材料。本論文包含以下四個(gè)部分：
　　第一部分概述了負(fù)熱膨脹現(xiàn)象的定義、分類(lèi)、研究進(jìn)展?fàn)顩r、各類(lèi)負(fù)熱膨脹材料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行，然后綜述負(fù)膨脹材料/金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀。
　　第二部分，介紹了研究負(fù)熱膨脹材料時(shí)所需實(shí)驗(yàn)儀器及性能表征方法。
　　第三部分，采用傳統(tǒng)固相燒結(jié)法制備了Cu2V2O7，首次發(fā)現(xiàn)Cu2V2O7的奇異的負(fù)熱熱膨脹特性，研究其負(fù)熱膨脹的機(jī)理。結(jié)果表明：樣品相

3、對(duì)致密，顆粒表面光滑，形貌比較規(guī)整，平均粒徑為4μm。在室溫到600oC，Cu2V2O7均呈現(xiàn)負(fù)熱膨脹特性。在室溫到330oC，平均線性熱膨脹系數(shù)為-7.86×10-6 oC-1。在Cu2V2O7中，CuO6八面體（CuO5四角錐）通過(guò)頂角的氧原子與VO4四面體連接，組成高度靈活的骨架網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Cu-V-O鍵的橋氧原子的低能橫向振動(dòng)，使共頂角的CuO6（CuO5）和VO4多面體發(fā)生耦合轉(zhuǎn)動(dòng)，與Cu2V2O7表現(xiàn)負(fù)熱膨脹特性的原因有關(guān)。隨

4、著溫度的提高，材料發(fā)生相變，有正膨脹的β-Cu2V2O7出現(xiàn)，導(dǎo)致在負(fù)熱膨脹曲線中出現(xiàn)了拐點(diǎn)，但是Cu2V2O7整體呈現(xiàn)出負(fù)熱膨脹特性。
　　第四部分，以Cu2V2O7和Al為原料，采用粉末冶金法制備Cu2V2O7/Al復(fù)合材料，并且系統(tǒng)的進(jìn)行了合成方法、物相、電化學(xué)性能的研究。結(jié)果表明：復(fù)合樣品只含有Al和Cu2V2O7的衍射峰，不存在Al和Cu的置換反應(yīng)。在SEM圖像中發(fā)現(xiàn)Al填充進(jìn)Cu2V2O7顆粒之間的間隙，達(dá)到充分的復(fù)合