研究目的
通过采用硝酸盐热解法合成的纳米粉体及混合烧结工艺制备细晶粒未掺杂Y2O3透明陶瓷，以提升其在极端条件下中红外窗口与整流罩应用中的力学与热学性能。
研究成果
600°C硝酸盐热解法能有效制备高反应活性的Y2O3纳米粉体。采用1350°C预烧结结合热等静压处理的复合烧结工艺，可获得细晶粒（平均晶粒尺寸0.5微米）透明陶瓷，其具有高红外透过率（3-5微米波段达83%）、优异的力学性能（抗弯强度180MPa，维氏硬度8.4GPa），以及相比掺杂陶瓷更卓越的高温热导率。该材料适用于中红外窗口和整流罩等极端工况应用。未来工作可着重优化烧结参数并推进工艺放大。
研究不足
该研究未涉及合成方法在大规模生产中的可扩展性问题。采用高温工艺可能会降低能源效率。潜在的优化方向包括进一步降低煅烧温度，以及探索替代烧结方法以尽量减少晶粒生长。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用硝酸盐热解法合成Y2O3纳米粉体，并通过低温预烧结与热等静压（HIP）相结合的复合烧结工艺制备透明陶瓷。该方法旨在实现无烧结助剂的细晶粒陶瓷，以保持高热导率。
2：样品选择与数据来源：
以纯度99.99%的Y(NO3)3·6H2O为原料，去离子水配制溶液。采用多种表征技术分析样品性能。
3：99%的Y(NO3)3·6H2O为原料，去离子水配制溶液。采用多种表征技术分析样品性能。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括马弗炉、球磨机、氧化锆罐及磨球、冷等静压机、热等静压机、退火炉、抛光设备、TG-DTA、XRD、TEM、SEM、BET仪、紫外/可见/近红外分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、万能材料试验机、维氏硬度计和激光闪射仪。材料包含Y(NO3)3·6H2O、去离子水、无水乙醇、氧化锆磨球和氩气。
4：2O、去离子水、无水乙醇、氧化锆磨球和氩气。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：将Y(NO3)3·6H2O溶于水加热形成凝胶，600°C热分解合成Y2O3纳米粉体。粉体经48小时球磨、干燥、过筛后压制成圆片，依次进行冷等静压、1300-1450°C预烧结、1350°C氩气HIP处理、退火和抛光。表征手段涵盖TG-DTA、XRD、TEM、SEM、BET、透光率测试、力学性能测试及热导率测量。
5：数据分析方法：
采用Nano Measurer软件分析晶粒尺寸分布，力学测试数据通过多样品平均值统计处理，热导率采用激光脉冲法测定。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
XRD
PANalytical X'Pert Pro
PANalytical
Identifying phase composition of powder samples
-
TEM
TECNAI G2 F20
FEI
Observing morphology of powders
-
SEM
Auriga
Zeiss
Observing microstructure of ceramics
-
UV/VIS/NIR spectrophotometer
Lambda 750
Perkin Elmer
Measuring in-line transmittance of ceramics
-
FTIR spectrometer
Nicolet 6700
Thermo Nicolet
Measuring FTIR spectra of powder samples and ceramics
-
TG-DTA
Model 7300
Exstar
Analyzing thermal decomposition characteristics of materials
-
BET apparatus
Quadra orb SI
Quantachrome
Determining specific surface area of nanopowders
-
Universal material testing machine
5566
Instron
Measuring flexure strength using three-point bending method
-
Vickers hardness tester
Wilson-Wolpert Tukon 2100B
Instron
Measuring Vickers hardness
-
Laser flash apparatus
LFA 467
Netzsch
Measuring high-temperature thermal conductivity using laser pulse method
-
Yttrium nitrate
Amquar Co. Ltd.
Raw material for synthesizing Y2O3 nanopowders
-
登录查看剩余9件设备及参数对照表
查看全部
