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耐火材料抗热震材料纳米氧化锆ZrO2(图)
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关键词： 耐火材料,抗热震材料,纳米氧化锆
产品详细介绍
耐火材料抗热震材料纳米氧化锆ZrO2,，qq: 　　Al2O3试样初始强度较高（$t=0），一旦接近临界温差后强度迅速下降。添加纳米氧化锆（VK-R80,80纳米）后试样的初始强度虽有所下降，但临界温差随添加量同步增加，且热震强度下降幅度也明显减小。Ze试样与Al2O3试样热震曲线形状相似，但超过200e后试样强度下降幅度明显。Zw试样的强度随纳米氧化锆含量的增加而降低，但热震温差和强度下降幅度却得到明显改善，如Zw15试样强度在0-900e范围几乎未改变，表明该材料具有十分优越的热稳定性。上述实验结果和现象可解释如下：添加无稳定剂掺杂的纳米氧化锆（VK-R80,80纳米）（及单斜相氧化锆）后在烧结冷却阶段由于相变应力和锆铝两相之间的残余应力共同作用，造成大量微裂纹的存在，对韧性改善有利。　　纳米氧化锆能有效地增加裂纹长度和裂纹数目，使得临界温差增加，并大幅度缓和残余强度的衰减，为进一步定量描述铝锆质材料的热震行为，通过函数构造法建立复相材料热震普适方程，并进行曲面拟合与等值线分布。Ze系材料等强度曲线显示了在100-300e范围内曲线分布密集，表明该处材料强度衰减迅速。而Zw系材料热震行为则有所不同，表现为一种环形渐高台阶曲面，反映温差随纳米氧化锆（VK-R80）含量的增加而迅速提高，一旦纳米氧化锆含量超过10%，温度在0-900e内对强度影响不大。　　根据陶瓷材料的裂纹扩展长度与温差之间的关系，理论上通过测量裂纹长度计算出临界温差，但实验中难以进行。通过数据拟合和热震曲面可测量出$tC。通过抗热震损伤因子Rd来计算裂纹长度，结果显示两组材料随着纳米氧化锆含量增加，Rd值均增大；而$tC也与Rd几乎呈比例增加，表明材料抗热震损伤机理占主导。纳米氧化锆有利于锆铝质耐火材料热震性能的改善。当纳米氧化锆含量达15%，材料在0900e范围内热震强度基本维持不变。同时表明引入纳米氧化锆代替传统氧化铝中结构微气孔的方法可以有效改善刚玉质材料的抗热震性。通过研究开发耐火材料拟合曲面可定量表征材料的热震行为，较精确地测量出临界温差。同时临界温差与Rd有直接关系，表明材料抗热震损伤机理占主导。技术指标：型号 VK-R80晶相 单斜相粒径 80纳米ZrO2% (+ HfO2) >99.9比表面积 m2/g 10-30包装：15kg/桶
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纳米高纯单斜相二氧化锆
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高比表面积纳米二氧化锆
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&CAS#： ， ，，qq：
&纳米二氧化锆，又名纳米氧化锆，分子式：ZrO2，熔点 2680℃。沸点4300℃
纳米二氧化锆的应用：
1， 耐火材料
2，陶瓷材料
3，隔热保温材料
4，锂电池材料添加剂：133
纳米二氧化锆参杂到锂电池正极材料中，可以有效的提高电池的循环性能，倍率性能等，延长电池的使用寿命
5，催化剂载体：纳米二氧化锆作为唯一一种同时具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物,其独有的特点和性质,使纳米二氧化锆在催化领域中具有十分重要的科研价值与应用前景。近年来,对它的研究甚多, 有的研究结果已应用于工业实践
&6，光学玻璃添加剂&
单斜高纯纳米二氧化锆
单斜高纯纳米二氧化锆
锂电池专用纳米二氧化锆
3mol钇稳定纳米二氧化锆
5mol钇稳定纳米二氧化锆
包装：20kg/箱
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关键字：高比表面积纳米二氧化锆,供应,化工,氧化物等离子喷涂用纳米氧化锆团聚粉末的制备研究摘要：纳；关键字：纳米陶瓷，纳米氧化锆粉末，等离子喷涂；0引言；随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以；善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性；可以从纳米材；1氧化锆的性质与应用；氧化锆(ZrO2(Y2O3))也称YSZ(即Yt；(a)；(b)(c)；图1.1氧化锆晶体结构示意图；(a)立方相；(b)四方相；(c
等离子喷涂用纳米氧化锆团聚粉末的制备研究 摘要：纳米陶瓷涂层在韧性、显微硬度、结合强度等方面均优于普通陶瓷涂层。高质量纳米喂料的制备是获得纳米涂层的前提与关键技术之一，喷雾干燥造粒法近年来已经显示了良好的应用前景，但仍然不能解决纳米粉末品质受影响和纳米粒子在烧结过程中纳米粒子的长大问题。本文旨在对纳米氧化锆粉末的性能、应用及其制备方法进行了概述。
关键字：纳米陶瓷，纳米氧化锆粉末，等离子喷涂
随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属似柔韧性和可加工性。英国材料学家Cahn指出，纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。 纳米耐高温纳米粉涂层材料是一种通过化学反应而形成耐高温陶瓷涂层的材料。利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是利用纳米粉体对现有陶瓷进行改性，通过往陶瓷中加入或生成纳米级颗粒、晶须、晶片纤维等，使晶粒、晶界以及他们之间的结合都达到纳米水平，使材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高。它克服了工程陶瓷的许多不足，并对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生重要影响，为代替工程陶瓷的应用开拓了新领域。纳米陶瓷粉体是介于固体与分子之间的具有纳米数量级（0.1～100nm）尺寸的亚稳态中间物质。随着粉体的超细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了块状材料所不具有的特殊的效应。具体地说纳米粉体材料具有以下的优良性能：极小的粒径、大的比表面积和高的化学性能，可以显著降低材料的烧结温度、节能能源；使陶瓷材料的组成结构致密化、均匀化，改
善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性；可以从纳米材料的结构层次（l～100nm）上控制材料的成分和结构，有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能。另外，由于陶瓷粉料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观结构和宏观性能。如果粉料的颗粒堆积均匀，烧成收缩一致且晶粒均匀长大，那么颗粒越小产生的缺陷越小，所制备的材料的强度就相应越高，这就可能出现一些大颗粒材料所不具备的独特性能。 要想获得纳米陶瓷，制备纳米团聚粉末是关键，纳米氧化锆团聚粉末就是其中一种。
1 氧化锆的性质与应用
氧化锆(ZrO2(Y2O3))也称YSZ(即Yttria Stabilized Zirconia)是一种硬度高、耐酸碱性好、导热系数小、线膨胀系数高的白色氧化物，其具有机械性能优良、抗高温性和耐腐蚀性优异、化学稳定性良好等优点[1]。氧化锆的三种晶型分别为立方相、四方相和单斜相；它们的晶体结构如图1.1所示。
图1.1 氧化锆晶体结构示意图
(a) 立方相；(b) 四方相；(c) 单斜相
氧化锆三种晶型之间的转变如下：单斜相在1170℃时转变为四方相；四方相在2370℃时向立方相转变；当温度达到2700℃时由立方相向液相转变；理论上配位数为8的四方相氧化锆和立方相氧化锆应该是稳定的，然而其晶体结构内部阳离子与阴离子的半径之比小于0.732，原子之间的静电吸引力较小、排斥力大，体系的稳定性较差；因此在温度较低的环境中，四方相向单斜相转变；四方相氧化锆向单斜相氧化锆的转变为马氏体相变并伴随着体积膨胀，这一特点经常被材料增韧领域所应用[2,3]。Basu B等在研究Y-TZP/WC-Co复合陶瓷材料的性能时发现，Y-TZP/WC-Co复合陶瓷材料的静摩擦系数与ZrO2粉末的粒径有密切关系；采用拉曼光谱表征样品时发现，样品磨损区的ZrO2由四方相变为单斜相，而且受磨损的表面上有微裂纹产[4]。Chen R Z 与Tuan W H的研究表明，Al2O3-ZrO2-Ag的强度高于Al2O3的原因为ZrO2和Ag能很好的阻止Al2O3颗粒的生长，而且Al2O3-ZrO2-Ag中的很多四方相ZrO2转可变为单斜相ZrO2，从而提高了材料的韧[5]。四方相氧化锆转变为单斜相氧化锆时伴随着体积膨胀，这一特点虽然可用来增韧材料，但有时也会造成材料的基体开裂，抗热震性能下降；为了抑制氧化锆的相转变，经常在氧化锆中掺杂一些离子半径和Zr4+相近的低价阳离子以取代晶体中Zr4+的位置，形成置换型固溶体，以降低氧化锆晶体中氧离子的排斥力从而增加氧化锆晶体的稳定性X[2]。
立方相氧化锆中，Zr原子呈面心立方堆积，氧原子位于Zr原子形成的四面体中心；Zr原子占据了O原子形成的八面体的一半，这种结构有利于O2-的扩散与迁移，从而促使大量氧原子空位的形成；因此氧化锆具有良好的离子导电性；正是因为这一特点氧化锆才成为制备传感器的首选材料[6-10]。Luo Zhian等成功的制备了氧化锆传感器，并用扫描电镜对传感器的电极表面进行了表征分析，发现所制备的氧化锆传感器性能良好[11]。Zhang Ronghua等制备了Zr/ZrO2传感器D
用于测量高温水溶液的pH值，实验发现Zr/ZrO2传感器测量的结果要比Ag/AgCl
传感器测量的结果更准确，而且使用的温度范围也比Ag/AgCl传感器的更宽广；值的注意的是传感器最外面富氧区薄膜的相成分为单斜相纳米氧化锆[12]。Zhou Jianhong等通过电沉积法将ZrO2沉积于金电极上以制备一种测定硝苯硫磷酯浓度的传感器；通过实验发现用ZrO2改性过的电极不但对硝苯硫磷酯反应非常敏感而且具有良好的可再生性和稳定性[13]。 D
燃料电池是一种效能高、无污染的能量转换装置，其工作温度在700~1000℃之间，对此陶瓷材料成为制作燃料电池的首选[14]。含Y量为8%(mol)的YSZ陶瓷具有非常高的离子电导率、良好的化学稳定性、优良的机械性能以及优异的耐高温性，迄今仍为制作燃料电池的主要材料[14-16]。Liu Q L等研究表明，含有YSZ(3um)/GDC(7um)双分子层膜电池的开路电压值很贴近理论值，说明YSZ薄膜能有效的阻止GDC电级中电子的传导，而且含有YSZ膜的电池呈现出良好的电学性能。在800℃时其开路电压为1.05V，而与此相对应的不含YSZ膜GDC(10um)的电池的开路电压只有0.59V[17]。Suzuki T等以La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3?y-氧化钆掺杂二氧化铈的复合物作为阴极，Ni/YSZ作为阳极，YSZ为电解质制备的燃料电池在工作温度为550℃和600℃时的功率密度分别为0.2和0.39Wcm-2；而且由于YSZ降低了气体传送的电势，加速了气体的流速从而提高了燃料电池的性能[18]。 D
氧化锆的熔点为2700℃、导热系数为16.8W/m?K，而且具有良好的耐高温腐蚀性、较高的热膨胀系数、很高的硬度和优良的机械性能，以及稳定的化学性能，因而经常被用于制备热障涂层[19-24]。Kessman A J等研究表明，在Al-Si材料的表面沉积一层ZrO2涂层可以提高材料的耐腐蚀性。其原因是ZrO2涂层减少了Al-Si材料的表面微孔数量，而且在Al-Si材料表面的ZrO2涂层中存在的单斜相和四方相氧化锆可以阻止Al-Si材料表面活性离子的运动，从而提高Al-Si材料的耐腐蚀性[25]。Gong W B等将CeO2掺杂的ZrO2涂层与传统的ZrO2涂层进行对比研究；实验结果表明，与普通的ZrO2涂层相比，掺杂CeO2的ZrO2涂层具有更
复杂的微观结构和更加优良的隔热性能[26]。Guo F A等研究表明，ZrO2涂层的导热系数远远低于基体材料的导热系数；ZrO2涂层的隔热性不仅与其材料本身的性质有关也与涂层的内部结构有关，而且ZrO2涂层内部的气泡和晶界上的Y2O3粒子有助于提高涂层的隔热性能[27]。Xie Youtao在研究C2S/YSZ陶瓷的性质时发现通过增加YSZ在涂层中的含量可以优化涂层的机械性能；即随着涂层中YSZ含量的增加，涂层的杨氏模量增加，并且内部的YSZ颗粒呈均匀分布的涂层的机械性能要优于YSZ颗粒分布不均匀的涂层[28]。
2 纳米氧化锆粉末的制备方法
制备纳米氧化物粉末的常用方法可分为三类，即气相法、液相法和固相法。液相法制备纳米氧化锆粉末因具有成本低、操作简单、纯度高、产量大和易于产业化等优点得到广泛应用；其主要包括沉淀法、溶胶凝胶法、乳液法、水热法等[29-30]，本文主要介绍液相制备法。
2.1 沉淀法
沉淀法的工艺过程为：将纳米氧化物相应的盐溶液和沉淀剂溶液进行混合并使之反应，然后将得到的沉淀经分离、洗涤、干燥和煅烧后得到纳米氧化物粉末。在沉淀生的过程中，反应物的浓度、反应体系的pH值、反应温度等都会对所制备的纳米氧化物粉末的初始晶粒尺寸产生影响；后期的洗涤、干燥和煅烧工艺对纳米氧化物初始晶粒的团聚程度有较大的影响[31]。一般情况下，沉淀剂的用量要大于盐溶液的用量，以提高沉淀剂的过饱和度，从而能得到粒径小、分布窄的颗粒，同时也能提高纳米氧化物粉末的产量[32]。用沉淀法制备纳米氧化物粉末时，为了避免纳米粉末颗粒之间的团聚，需要将得到的沉淀先用去离子
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