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题目:核壳结构SrZrO3@SiO2复合材料力学性能与腐蚀行为研究

关键词:核壳结构;包覆;腐蚀;抗弯强度

  摘要

核壳(core-shell)结构的复合材料是近年来发展起来的新型复合材料,核壳材料因其组成、大小和结构排列不同而具有光、电和化学等特性,近年来倍受科学家的关注。包覆在核外部的壳可以改变并赋予粒子光、电、磁、催化等特性。 我们的研究研究目标是制备一种具有良好机械性能而又易于在碱液中腐蚀的材料。通过查阅文献手册,选用具有较高熔点的SrZrO3作为我们的核材料,选用在碱液中具有良好的腐蚀性能的SiO2作壳层。首先探索了SrZrO3粉体、SiO2溶胶的制备,并就如何实现溶胶-凝胶法包覆SrZrO3的工艺进行了研究。测试结果表明,合成的SrZrO3粉体为立方相,表面包覆层SiO2以非晶态形式存在。通过SEM、TEM观察后发现,合成的SrZrO3粒径在50nm左右,包覆前后均存在团聚现象,采用先制备SiO2溶胶后包覆方法合成的SrZrO3@SiO2材料核壳结构清晰。 其次,使用上述合成的SiO2包覆SrZrO3粉体,采用单轴干压成型及凝胶注模两种成型工艺研究了SrZrO3@SiO2复相陶瓷的通过测定孔径分布,结合观察SEM形貌对干压和凝胶注模两种成型工艺进行了对比分析。采用干压对材料成型,烧结体的抗弯强度随着气孔率的增加以及SiO2含量的增加呈现下降趋势。在烧结温度为1300oC,SiO2含量为3.0wt%时室温和1350oC下的抗弯强度分别可达到95MPa和39.72MPa。 同时研究了这种具有核壳结构的SrZrO3@SiO2材料烧结后,在140oC,0.3Mpa条件下在40%氢氧化钠溶液中的腐蚀行为。实验结果表明:腐蚀时间相同时,失重率随着气孔率的增大而增大;失重率与时间的关系是非线性的,并可根据腐蚀速度分成三个阶段;同SiO2含量情况下,选用不同的包覆方法对腐蚀行为没有很大的影响。