低介透明微波陶瓷制备及其性能研究-材料学专业论文.docxVIP

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， 即：我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密 Ο ， 在 年解密后适用本授权书。 本论文属于 不必威体育官网网址 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