nzp陶瓷粉体制备及介电性能、力学性能研究

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1、摘要NZP(NaZr2(PO一)3的简称)族陶瓷材料因其特殊的骨架结构表现出了低膨胀、高的温度稳定性、怏离予传导等特。P#，眩化合物被广泛应用于抗热震、电子装备、汽车：[业、望远镜等方面。过去NzP族陶瓷的研究主要是集中在其热学性能上，并已经取得了相当不错的结果，本论文建立在NZP族陶瓷材制优良的热学性能基{Ij

2、j上，重点研究其介电性能和力学性能，以求其能在雷达天线罩上得以应用。本研究首先以Ca，Ba，K，sr的硝酸盐，zrOCl2·8H20，NH4H2P04为原料．用直接共沉淀法制备了NzP族陶瓷粉体。控制反应

3、过程中溶液的pH值为9，用差热分析、x-ray衍射、激光粒发分析仪、扫描电镜列NzP族前驰物和粉体进行了表征。NzP粉末的结晶状况和颗粒大小及团聚情况取决于热处理温度的高低，在860℃煅烧后能得到较为理想的NzP粉体，结晶状况良好且有大量纳米尺寸的颗粒。研究了ca、Bahz“P6024(简称CBzP)，K2。Srhzr4P6024(简称KSzP)，caxSrhzr4P6024(简称CSZP)磷酸盐陶瓷的力学性能和介电性能。将直接共沉淀法制备的NzP磷酸盐陶瓷粉体，添加3卅％znO作为助烧剂及3M％Si02作为晶粒抑

4、制剂，在1150℃下烧结230min制成NZP陶瓷。用xRD，SEM，压汞仪，对陶瓷的结晶状况，显微结构，气7L率进行表征。对陶瓷三点抗弯强度和介电性能(包括介电常数和介质损耗)进行测黾。结果表明：NzP陶瓷的本征强度不高，受显微结构影响很大，三点抗弯强度在120MPa以下，介电常数均在8以下，属于低介电材料，其中以直接共沉淀法制备的CaZl4P6024(简称CzP)粉体烧结的陶瓷介电常数为3．65，抗弯强度为7496MPa，具有较女r的综合性能。对于NzP族陶瓷系统，Zn0和MgO为较好的助烧剂，Si02为较好的

5、晶粒抑制剂。研究了znO，MgO及si02掺量对czP陶瓷力学性能和介电性能的影响关系。实验结果表明，以znO为助烧剂时，添加3、vt％时抗弯强度最大：MgO为助烧剂时，添加4州％时抗弯强度最大；Si02添加量在3Ⅲ％时，对晶粒生长起到了很好的抑制作用。研究了成型压力、升温速度、保温时间对czP陶瓷的力学性能和介电性能的影响关系，实验结果表明：成型压力在100MPa、升温速度为5℃／min、保温时州为2h时陶瓷的综合性能最好。最后将制得的综合性能最好的cZP陶瓷进行抗热震性测试，将CZP陶瓷升温至lO∞℃，保温时问

6、为1小时，即取出放入20℃的水中lOmin，烘干后在4∞倍显微镜下观察无裂纹出现，测试其剩余抗弯强度对70．46MPa，为测试前的94％，表明陔材料具有良好的抗热震性能。关键词：NZP陶瓷直接共沉淀力学性能介电眭链ABSTRACTNZP(sodiumzirconiumphosphate)basedmaterials，arecharacte“zedbytheirlowthennalexpansion，hi曲temperaturestabilityandfastionicconductiVityduetotheirop

7、enframeworkstructure．NZPcompoundshavewidespreadusageinhighantithemlalshockapplication，electronicdevices，automobileindustry，telescopetechnology，etc．NZPceramicshavebeenextensiVelysludiedabouttheirlowthermalexpansionandh瑭h—thennalshockresistance，butotherpropertie

8、shaVenotbeenstudied．So，inthepresentstudy，aJlattempthasbeenmadetoinvestigaLethedielectricpropertiesandbendingstrengt

9、lofNZPceramics，itisexpectedthatbecaLIseoftheirgoodthermalshockresistanceandlowdielectricconstant，theywouldhaVewidespreadusageinradomeindustry．Nz

10、PpowdersweresynthesizedfromCa(N03)2，Ba(N03)2，KN03，sr(N03)2，NH4H2P04andzrOcl2’8H20byad；rectco-precipitationmethod．ThemixedsolutionpHwaskeptin9Theas—preparedprecipitatesandNZPpowders