复合掺杂锰酸镧陶瓷及其性能研究

作     者：邢希 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周洋

授予年度：2011年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钙钛矿 锰酸镧 相变 红外发射率 

摘      要：掺杂锰酸镧材料在一定的掺杂条件下,能在室温附近发生金属—绝缘体(MI)相变和顺磁—铁磁(PM-FM)相变,导致材料的红外发射率随温度改变发生显著变化,即在相变温度以上时材料的红外发射率高,能较好地散热,而在相变温度以下时其红外发射率低,能较好地保温。掺杂锰酸镧材料这种能根据温度变化自发调节自身发射率的性质,使得它成为国内外航天智能热控材料的研究热点。 本论文研究了掺杂LaMnO3材料的制备工艺及其晶体结构、力学性能、红外发射率和相变温度等,探索组分—工艺—结构—性能之间的关系。研究内容包括：(1)高纯度LaMn1-yByO3(B=Fe、Ti)粉体和La0.825Sr0.175Mn1-yByO3(B=Fe、Ti)粉体的合成工艺。(2)高质量LaMn1-yByO3(B=Fe、Ti)块体和La0.825Sr0.175Mn1-yByO3(B=Fe、Ti)块体的烧结工艺。(3)运用XRD、SEM及相关测试仪器等技术手段,分析材料的晶体结构,并对其密度、硬度、微观形貌、室温红外发射率和相变温度等性能进行测试和分析。 研究结果表明：通过合适的工艺可以制备出优质的掺杂LaMnO3材料;掺杂元素和掺杂量对材料的晶体结构有影响。B位掺杂Fe、Ti和A、B位复合掺杂Sr/Fe、Sr/Ti的LaMnO3材料均为Hexagonal R3m[160]的晶体结构,其点阵常数a=b≠c, a=β=90°,γ=120°;材料的晶胞体积与其点阵常数a、b成正比关系,与其点阵常数c成反比关系。B位单掺Fe、Ti的LaMnO3材料,在A位复合掺杂Sr之后,能够降低材料的晶胞体积及点阵常数。另外,LaMn1-yByO3(B=Fe、Ti)材料和La0.285Sr0.175Mn1-yByO3(B=Fe、Ti)材料的室温红外发射率和相变温度都与其晶胞体积有关,即晶胞体积大,材料的室温红外发射率大,相变温度低;反之,晶胞体积小,材料的室温红外发射率低,相变温度高。