二氧化鋯納米粉體和涂層的制備及性能研究.pdf

1、二氧化鋯由于其優(yōu)異的性能，比如硬度高、韌性好、抗氧化性強(qiáng)、熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)高，以及良好的耐磨性和抗腐蝕性，優(yōu)良的化學(xué)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性等，從而被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、核技術(shù)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。比如制作刀具、磨具，作為氧傳感器、固體氧化物燃料電池、高溫發(fā)熱體，以及用作核燃料包殼、壓力管和孔道管殼層，氧化鋯牙種植體、牙齒耐磨防腐保護(hù)層等。
　　本論文采用純水基溶膠-凝膠法制備二氧化鋯材料，包括納米粉體和納米涂層，主要研究溶膠

2、的熱學(xué)性能、粉體的微觀性能和涂層的力學(xué)性能。采用熱重/差示掃描量熱法（TGA/DSC）分析二氧化鋯溶膠在加熱過程中的分解情況，從而確定粉體煅燒溫度和涂層退火溫度。
　　對于二氧化鋯納米粉體，利用X射線衍射（XRD）表征其晶體結(jié)構(gòu)，分析溫度對相變的影響，當(dāng)煅燒溫度為430℃時，ZrO2晶化為四方相結(jié)構(gòu)；場發(fā)射掃描電鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對粉體的形貌、晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示粉體形貌為尺寸均勻的球形顆粒，

3、平均粒徑為5-10 nm；最后采用紫外-可見光吸收儀分析納米粉體對光的吸收特性，并且計算了其禁帶寬度為5.34 eV，與大多數(shù)文獻(xiàn)中報道的t-ZrO2禁帶寬度值一致。
　　對于二氧化鋯納米涂層，首先估算涂層厚度大約為350 nm；然后采用掠入射 X射線衍射（GIXRD）表征其晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)退火溫度為450℃時，ZrO2涂層呈現(xiàn)非晶態(tài)，當(dāng)退火溫度達(dá)到600℃時，涂層晶化為四方相結(jié)構(gòu)；采用納米壓痕儀測試涂層的硬度和彈性模量，發(fā)