負熱膨脹化合物材料ZrW-,2-O-,8-的制備及研究.pdf

1、“負熱膨脹(NegativeThermalExpansion簡稱NTE)”材料具有與常規(guī)材料“熱脹冷縮”相反的特性，近幾年來引起了國內外材料界的高度重視。ZrW208作為負熱膨脹化合物的典型，具有很強的各向同性負熱膨脹性能。若能把它與正的膨脹系數(shù)的材料進行復合，設計出具有可控熱膨脹系數(shù)的復合材料，在工業(yè)上的應用具有重大意義。鑒于ZrW208獨特的特性和重要的應用背景，本文圍繞著合成ZrW208材料這一課題開展相關的探索性工作，為后續(xù)研究

2、做好準備。 本文選用液相合成法中的化學沉淀法和溶膠凝膠法(Sol-gel法)合成zrw208，取代傳統(tǒng)的使用存有工藝缺陷和純度難以提高的固相合成法。 采用化學沉淀法，以氯氧化鋯(ZrOCl2·8H20)、鎢酸(H2W04)、氨水(NH4·OH)為原材料成功地合成了單一的Zrw208粉末：使用熱處理溫度為¨50℃～1200℃，短時間內可以生成較為單一的zrW208粉末。而且當原材料Zr／W原子比為1：1.8的前驅體粉末經過

3、1150℃保溫1.5h的熱處理工藝，獲得的Zrw208粉末純度最高；結合Zrw208前驅體的化學反應、前驅體的熱重一差示掃描量熱分析(TG-DSC)、高溫X射線衍射分析(高溫XRD)、以及高溫熱處理試樣在常溫下的X射線衍射分析oclm)，掌握了化學沉淀法合成Zrw208的高溫轉變過程。 通過掃描電鏡分析(SEM)，化學沉淀法合成的ZrW208粉末顆粒的形狀大致為多邊形，顆粒平均尺寸在2～5um之間；熱膨脹試驗顯示ZrW208粉末

4、在30～164C溫度區(qū)間內具有負的熱膨脹特性，平均線膨脹系數(shù)為-5．631×10～oC-i。 使用Sol-gel法，以氯氧化鋯(ZrOCl2·8H20)、鎢酸銨(N5H37W6024·H20)、氨水(NH4·OH)、濃硝酸(HN03)為原材料在較低溫度下可以合成ZrW208粉末：Sol-gel法顯著降低了ZrW208的合成溫度，在最高溫度為600℃，10～18h內可以合成ZrW208粉末，但是前驅體粉末轉變不完全，還存在著無定形

5、粉末和W03雜質。在600℃加長保溫時間，或者是提高熱處理溫度，都使生成的ZrW208粉末發(fā)生分解，最終粉末轉化成W03和Zr02兩種物質。適當降低合成溫度，則不能生成ZrW208粉末。可見Sol-gel法合成的ZrW208粉末對熱處理的溫度和時間比較敏感。經SEM分析，使用Sol-gel法合成的粉末顆粒分布均勻，不易團聚，且平均粒徑在0．1-0．2um左右。使用S01.gel法合成ZrW2O8的試驗尚處于摸索階段，可參考的資料很少，因