CePO-,4--ZrO-,2-復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備及性能研究.pdf

1、對(duì)于CePO4/ZrO2復(fù)合陶瓷，CePO4的軟相作用是材料可加工的重要機(jī)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(lái)的卻是力學(xué)性能的大幅度下降。為了避免這種缺陷，我們對(duì)ZrO2基復(fù)合陶瓷進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使CePO4以層狀或者膜狀結(jié)構(gòu)包覆在ZrO2基體的周?chē)?，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(xì)研究了該復(fù)合體系的制備過(guò)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(jī)械球磨法和包覆法制備出CePO4含量為20％的CePO4/ZrO2復(fù)合陶瓷，并對(duì)材料進(jìn)行了力學(xué)性能及可加工性能測(cè)試，研究了其可加工機(jī)理。 本實(shí)驗(yàn)首先分別用化學(xué)沉淀法和水熱法制備了CePO4粉體。用化學(xué)沉淀法在室溫下合成的CePO4粉體，經(jīng)過(guò)XRD，TEM檢測(cè)，得出CePO4是具有六方相的海膽球形結(jié)構(gòu)，結(jié)合差熱熱重分析，發(fā)現(xiàn)711.5℃為CePO4由六方相轉(zhuǎn)化為單斜相的晶型轉(zhuǎn)變溫度，并且隨著溫度的升

3、高，其晶型不再改變。通過(guò)Zeta電位檢測(cè)，得出其等電點(diǎn)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(jīng)過(guò)XRD、SEM及Zeta電位檢測(cè)分析，得出相同反應(yīng)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(jié)構(gòu)，其等電點(diǎn)大約為6.6;而在200℃下，合成的CePO4是單斜晶型的長(zhǎng)針形的束狀結(jié)構(gòu)，其等電點(diǎn)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(fù)合粉體，并分別探討了酸堿度、反應(yīng)物濃度、水熱溫度及煅燒溫度等對(duì)包覆粉體的影響，通過(guò)XRD、TEM、DTA及Zeta電位等檢測(cè)手段分析了包覆粉體的物相組成、形貌結(jié)構(gòu)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(wú)定形的CePO4呈非常細(xì)小的納米顆粒聚集在ZrO2顆粒周?chē)?，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(jié)構(gòu)緊密

5、地包覆在ZrO2顆粒周?chē)?，隨著Ce3+和PO43-濃度的增加，絮狀物質(zhì)明顯的增多并且厚度也明顯的增大，此包覆粉體經(jīng)過(guò)高溫煅燒后，CePO4以層狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(yīng)條件下，得到的是不同晶型不同形貌的CePO4對(duì)ZrO2基體的包覆，在100℃下，六方相CePO4呈棒

6、狀結(jié)構(gòu)緊密地包裹在ZrO2顆粒表面，并且隨著溫度的升高，CePO4會(huì)變得細(xì)而長(zhǎng)；直到200℃，長(zhǎng)針狀的六方相和單斜相CePO4形成一種支架結(jié)構(gòu)，縱橫交錯(cuò)地分布在ZrO2顆粒周?chē)?。?jīng)過(guò)綜合分析，我們得出用水熱法制備包覆粉體時(shí)，水熱溫度為100℃，反應(yīng)物濃度為0.05mol/L時(shí)，包覆粉體的效果才較好。我們還對(duì)包覆粉體做了Zeta電位分析，證實(shí)了包覆粉體的結(jié)構(gòu)。 我們用水熱法合成的CePO4含量為20％的包覆粉體，采用無(wú)壓燒結(jié)制備出