CePO-,4--ZrO-,2-復合陶瓷的結構設計與制備及性能研究.pdf

1、對于CePO4/ZrO2復合陶瓷，CePO4的軟相作用是材料可加工的重要機理，一般隨著CePO4加入量的增多，材料的可加工性提高，但是帶來的卻是力學性能的大幅度下降。為了避免這種缺陷，我們對ZrO2基復合陶瓷進行結構設計，使CePO4以層狀或者膜狀結構包覆在ZrO2基體的周圍，這種方法既可以引入CePO4/ZrO2弱界面，又可以在一定程度上降低CePO4的含量。本文詳細研究了該復合體系的制備過程，包括CePO4粉體的制備以及CePO4包

2、覆ZrO2粉體的制備，分別采用機械球磨法和包覆法制備出CePO4含量為20％的CePO4/ZrO2復合陶瓷，并對材料進行了力學性能及可加工性能測試，研究了其可加工機理。 本實驗首先分別用化學沉淀法和水熱法制備了CePO4粉體。用化學沉淀法在室溫下合成的CePO4粉體，經過XRD，TEM檢測，得出CePO4是具有六方相的海膽球形結構，結合差熱熱重分析，發(fā)現711.5℃為CePO4由六方相轉化為單斜相的晶型轉變溫度，并且隨著溫度的升

3、高，其晶型不再改變。通過Zeta電位檢測，得出其等電點大約為4.52。我們又用水熱法在不同溫度下合成了CePO4粉體，經過XRD、SEM及Zeta電位檢測分析，得出相同反應條件下采用不同溫度可制備出不同晶型及形貌的CePO4粉體，并且具有不同的表面電性。在100℃下合成的CePO4是六方晶型的棒束狀結構，其等電點大約為6.6;而在200℃下，合成的CePO4是單斜晶型的長針形的束狀結構，其等電點大約為8.1。 然后我們分別用非均

4、勻成核法和水熱法制備了CePO4包覆ZrO2復合粉體，并分別探討了酸堿度、反應物濃度、水熱溫度及煅燒溫度等對包覆粉體的影響，通過XRD、TEM、DTA及Zeta電位等檢測手段分析了包覆粉體的物相組成、形貌結構及包覆效果。 用非均勻成核法制備的包覆粉體，在堿性條件下，得到的是無定形的CePO4呈非常細小的納米顆粒聚集在ZrO2顆粒周圍，是典型的粒子沉積型包覆;在酸性條件下，得到的是六方相的CePO4以厚度不均勻的膜狀和絮狀結構緊密

5、地包覆在ZrO2顆粒周圍，隨著Ce3+和PO43-濃度的增加，絮狀物質明顯的增多并且厚度也明顯的增大，此包覆粉體經過高溫煅燒后，CePO4以層狀結構實現了對ZrO2基體的包覆。綜上所述，我們得出用非均勻成核法制備包覆粉體的最佳工藝是在酸性條件下，Ce3+和PO43-的濃度為0.01mol/L。 用水熱法制備的包覆粉體，在不同的反應條件下，得到的是不同晶型不同形貌的CePO4對ZrO2基體的包覆，在100℃下，六方相CePO4呈棒

6、狀結構緊密地包裹在ZrO2顆粒表面，并且隨著溫度的升高，CePO4會變得細而長；直到200℃，長針狀的六方相和單斜相CePO4形成一種支架結構，縱橫交錯地分布在ZrO2顆粒周圍。經過綜合分析，我們得出用水熱法制備包覆粉體時，水熱溫度為100℃，反應物濃度為0.05mol/L時，包覆粉體的效果才較好。我們還對包覆粉體做了Zeta電位分析，證實了包覆粉體的結構。 我們用水熱法合成的CePO4含量為20％的包覆粉體，采用無壓燒結制備出