Sc2O3纳米粉及其透明陶瓷制备工艺的研究

论文摘要

氧化钪（Sc2O3）微纳米粉具有优异的性能和广泛的用途,以优质的Sc2O3纳米粉为原料制备的Sc2O3透明陶瓷是一种有很高应用价值的新型功能材料,现已成为了单晶的可替代材料。在粉体中掺杂Yb3+, Nd3+等稀土元素后,还可用于制备激光透明陶瓷。本文研究了几种液相法合成高性能Sc2O3纳米粉的方法及不同烧结方式制备Sc2O3透明陶瓷的工艺。以硝酸钪为母盐,氨水作沉淀剂,采用正向滴定的方式合成了网状的前躯体。由于干燥后的前躯体产生了较大的收缩,煅烧后的纳米粉产生了轻微的团聚现象。以硫酸钪为母盐,六次甲基四胺作沉淀剂,采用直接沉淀法在不同液相反应温度下合成了絮状的前躯体。煅烧后的粉体具有高纯度、颗粒粒度小、粒度分布窄、分散性好、近似球形的优异性能,并为Sc2O3透明陶瓷的制备提供了有利的条件。以尿素为沉淀剂,采用均相沉淀法合成出针状的前驱沉淀物,煅烧后得到了质量更好的Sc2O3纳米粉。洗涤条件和干燥方式对粉体的分散性影响显著,前驱体经蒸馏水水洗-乙醇清洗-丙酮搅拌,然后再用室温干燥的方式可提高粉体的分散性。微波加热具有传统加热无法比拟的优点。采用微波均相沉淀法合成出泡沫状的前驱体,经高温电阻炉煅烧后的粉体具有十分优异的特性；使用微波马弗炉在较低温度下辐照后的粉体同样具有优良的性能,并且降低了煅烧温度。选用上述优质的纳米粉制备了Sc2O3透明陶瓷。研究了合成粉体的各种参数,坯体的成型技术和烧结方式等因素对陶瓷体透光性的影响。pH值对粉体的烧结性能影响很大,从而影响了陶瓷的透光性；采用二次烧结方式制备的透明陶瓷比一次真空烧结的透光性更佳,在190-1100nm波长范围内的最大透过率为61%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米材料简介
• 1.1.1 纳米材料的发展
• 1.1.2 纳米金属氧化物
• 1.1.3 氧化物纳米粒子的合成方法
• 1.1.4 纳米材料的表征
• 1.1.5 纳米材料在陶瓷中的应用
• 1.2 透明陶瓷简介
• 1.2.1 透明陶瓷的发展状况
• 1.2.2 透明陶瓷的分类
• 1.2.3 透明陶瓷透过率的影响因素及形成条件
• 1.2.4 透明陶瓷的制备方法
• 1.2.5 透明陶瓷的研究展望
• 1.3 本课题研究的目的和内容
• 2_O3纳米粉'>第2章 直接沉淀法合成Sc_2O3纳米粉
• 2O₃纳米粉'>2.1 硝酸盐直接沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验原理
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.4 结果与讨论
• 2O₃纳米粉'>2.2 硫酸盐直接沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 实验过程
• 2.2.4 结果与讨论
• 2.3 本章小结
• 2O₃纳米粉'>第3章 均相沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉
• 2O₃纳米粉'>3.1 尿素均相沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验原理
• 3.1.3 实验过程
• 3.1.4 结果与讨论
• 2O₃纳米粉'>3.2 微波均相沉淀法合成Sc₂O₃纳米粉
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验原理
• 3.2.3 实验过程
• 3.2.4 结果与讨论
• 3.3 本章小结
• 2O₃透明陶瓷的制备'>第4章 Sc₂O₃透明陶瓷的制备
• 4.1 实验原料及设备
• 4.2 实验过程
• 4.2.1 制粉
• 4.2.2 成型
• 4.2.3 高温烧结
• 4.2.4 机械加工
• 4.2.5 烧结体的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 体系pH值对粉体烧结性能的影响
• 4.3.2 硫酸盐体系的作用
• 4.3.3 坯体开裂的原因及解决方法
• 4.3.4 烧结方式对陶瓷透光性的影响
• 4.3.5 透明陶瓷的光学性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢