低介透明微波陶瓷制备及其性能研究-材料学专业论文.docx
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万方数据
万方数据
Preparation and Properties of Transparent and Microwaves Ceramics with Low Dielectric Constant
A Thesis Submitted for the Degree of Master
Major: Materials Science Candidate: Xu Yong Supervisor:Prof. Wang Xuehua
Wuhan Institute of Technology Wuhan, Hubei 430073, P. R. China
独 创 性 声 明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外, 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:许永
2014 年 5 月 19 日
学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定,
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保 密 Ο , 在 年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密 Ο√。
(请在以上方框内打“√”)
学位论文作者签名:许永 指导教师签名:王学华
2014 年 5 月 19 日 2014 年 5 月 20 日
摘 要
摘 要
尖晶石透明陶瓷,作为一种常见的多晶透明陶瓷,具有良好的化学 稳定性和机械稳定性,优良的抗热冲击性能和优异的热膨胀系数,以及 多波段、宽范围的高透过特性。
本文以尖晶石基透明陶瓷(MAl2O4,M=Mg,Zn)为研究对象,首 先采用高温焙烧法,以 M/Al 原子比 1:2,MgSO4·7H2O 或 ZnSO4·7H2O 和 NH4Al(SO4)2·12H2O 硫酸盐作为原料,制备高纯 MgAl2O4、Zn:MgAl2O4 和纯 ZnAl2O4 纳米粉体,采用 SEM、TEM 对其粒径和形貌进行表征, 结果表明:采用高温焙烧法制备的粉体平均粒径在 20nm 左右,粒径分 布较均匀,形貌上粉体呈现球状和蠕虫状。
其次,探讨了放电等离子烧结技术(SPS)制备 MgAl2O4 透明陶瓷的最 佳制备工艺,利用 X 射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM) 等分析测试方法,研究了工艺条件对 MgAl2O4 粉体和透明陶瓷的微观形 貌、结构和成份的影响;采用红外透过光谱(IR)、紫外可见光透过光谱 (UV-Vis)等研究了 MgAl2O4 透明陶瓷的光学性能;采用扫描电镜(SEM) 研究其耐强酸、强碱及耐高温侵蚀能力,结果表明:MgAl2O4 透明陶瓷 样品在红外波段均具有较高的透过率,2000nm 处的直线透过率 Tin,2000 均大于 80%;550nm 处的直线透过率 Tin,550 最高达 66.6%;MgAl2O4 透 明陶瓷在 180℃沸腾的磷酸中耐腐蚀能力较差,陶瓷表面被破坏时间小 于 20s;而在熔融 NaOH 中,其抗腐蚀破坏时间比在沸腾磷酸中的稍长。 高温热侵蚀结果表明其在低于 1200℃的大气环境中具有较好的耐热腐 蚀能力。
采用正交试验方法,系统地研究了 SPS 技术制备 Zn:MgAl2O4 透明 陶瓷的工艺优化过程,探讨了锌含量、烧结温度和保温时间对样品直线 透过率(Tin)的影响,确定了 SPS 制备 Zn:MgAl2O4 明陶瓷的最佳工艺 条件。结果表明,SPS 最优化工艺条件为:添加锌浓度 1.5at%,烧结温
I
武汉工程大学硕士学位论文
度 1325℃,保温时间 10min。该条件下制备的样品在 550nm 和 2000nm 波段处的直线透过率分别为 61.8%和 80%。烧结温度是影响透过率的最 主要因素,添加锌浓度和保温时间的影响较小。
论文最后使用 SPS 烧结技术成功获得了具有较好透过性的 ZnAl2O4 透明陶瓷。研究了烧结助剂对 ZnAl2O4 透明陶瓷直线透过率的影响。结 果表明,添加 0.5wt%TEOS 作为烧结助剂将 Tin,550 提高了 26.4%,Tin,550 透过率最高可以达到 63.5%,Tin,2000 最大值可以达到 84.7%。
关键词: 尖晶石基;透明陶瓷;高温焙烧法;SPS 工艺;直线透过率。
II
Abstract
Abstract
As a transparent polycrystalline
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