透锂长石一磷酸盐质复合低膨胀陶瓷的研究
近年来,在低膨胀材料领域研究人员正寻求耐高温的高强度、高稳定的低膨胀材料,涉及到电子、通讯、环保、生物、医学、交通、航天和工程结构等广泛的应用技术领域。其中,热膨胀性是材料的—个重要的
基本性能,材料的抗热震性,复合材料及其力学材料,镀膜和涂层,封接和梯度功能,精密测量等都与热膨胀有关。因此,改善材料的热膨胀性,是科研人员开发新材料时面临的—个重要的研究课题。锂质低膨胀耐热陶瓷具有优异耐高温、抗热震性能以及高温化学稳定性而备受材料工作者的青睐,被广泛应用于窑具、感应加热部件(如微波炉垫片)、高温夹具、电阻丝线圈、高压输电绝缘子、天文望远镜镜坯、高温辐射挡板、家庭用耐热餐具,以及热电偶保护管等。目前常用的锂质低膨胀材料主要是锂辉石质。但自然界的锂辉石是以a一锂辉石的形式存在,由于仅一锂辉石转变为高温稳定的B一锂辉石时会发生约30%的体积膨胀,因此必须预先煅烧锂辉石酬,导致了锂辉石质瓷成本上升。
有实验表明添加5wt%的磷酸盐粉体后,陶瓷具有最低的膨胀系数为1.38 X 10-q℃,进一步提高磷酸盐的添加量,复相陶瓷的热膨胀系数随添加量的增加而提高。产生这一现象的原因主要是尽管加入的是已经合成的磷酸锆钠粉体,但从粉体的XRD中可以看出,其中还含有一定量的ZrP207,使其热膨胀系数不一定都下降。此外,由于添加的磷酸锆钠粉体在已经存在液相烧结的陶瓷体中,部分Na*离子可能溶出进入玻璃相中,而含Na*离子的玻璃相具有很高的热膨胀系数和极好的助熔效果,这也是为何随着磷酸锆钠粉体添加量的增加,其烧结温度下降的原因。随着磷酸锆钠粉体添加量的增加,Na20的含量逐渐增加,这部分Na*离子不一定均形成磷酸锆钠晶体,所以,过多的加入磷酸锆钠粉体反而会提高复相陶瓷的膨胀系数。