激光快速合成La2(MoO4)3和Ce2(WO4)3材料及其热膨胀性研究

作     者：王征 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：晁明举;梁二军

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：激光 快速合成 A2(MO4)3 热膨胀性 钨酸盐和钼酸盐 

摘      要：近年来负热膨胀材料引起了人们的广泛关注。新兴的负热膨胀材料一般为W，Mo，V和P的盐类。其中A(MO)系列钨酸盐和钼酸盐材料，负热膨胀系数较大，并且容易通过组分的变化对其热膨胀系数进行调整。 目前，合成此类材料的方法主要为固相合成法和湿化学法，但都存在明显缺点。其中，固相合成法由于所用原料WO、MoO等高温下易挥发，不易控制原料配比，所以最终产物纯度不高;并且需要反复烧结，制备时间长、能耗大。湿化学法反应过程复杂，所需的设备繁多，工艺要求高。综合考虑传统合成方法，效率低、成本高，难以批量生产，因此迫切需求开发新的合成方法。激光合成功能陶瓷是近年来发展起来的一项新技术。激光作为一种新热源，由于它具有能量高度集中，方向性好的特点，使得激光合成的材料与传统烧结制备的材料在物理性能以及显微结构上都存在显着差别。激光合成的方法升降温速率高，缩短了样品烧制时间，所以可以有效抑制原料中WO、MoO粉末的挥发;并且合成过程中容易控制烧结的功率和扫描的时间，所以工艺相对较为简单，可操作性强，可重复性高，最容易实现大规模生产。 有研究表明对于A(MO)系列钨酸盐和钼酸盐材料，A离子半径对其负热膨胀特性会产生显着影响，A离子半径较大的材料其负热膨胀系数也较大。本工作引入大半径稀土离子，用激光合成的方法首次成功合成单一相的La(MoO)钼酸盐和Ce(WO)钨酸盐。利用XRD、拉曼光谱和扫描电镜等分析手段对样品进行了系统的分析，发现合成的La(MoO)样品表面有釉质光泽，质地细密，成形较好;成分单一均匀，由于激光合成时升降温速率高，从而可以使材料的高温相结构得以保留，为四方相，晶格常数为a=0.5468nm，c=1.1902nm;晶粒细化，大小为30nm～50nm。合成的Ce(WO)成形稍差，成分均匀为单斜结构，晶格常数为a=0.7830nm，b=1.1736nm，c=1.2037nm，β=110.83°;表面为小晶粒的团聚体，内部形成大量成束须状结晶，由于热传导方向决定了晶体生长方向，所以晶体近似沿激光入射方向取向生长。枝状晶的横向尺寸在10μm左右，晶粒大小为1μm～2μm。样品在常温下结构稳定。 用CO激光烧结快速合成钨酸盐和钼酸盐材料的方法切实可行，可以有效抑制原料的挥发，获得高纯度的产物，为快速、有效地合成其它种类的钨酸盐和钼酸盐材料进行了有益的探索。这种新方法能够提高效率，降低成本，不仅适合科学研究用途的少量合成，还适合工业利用的大规模生产。