脉冲电流烧结Eu2+掺杂SrAl2O4致密化

Makoto Nanko, Shinya Taniguchi和Koji Matsumaru

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AZojomo (ISSN 1833-122X)第四卷2008年7月

主题

摘要
介绍
实验的程序
结果与讨论
结论
确认
参考文献
详细联系方式

摘要

欧盟^2＋再版SrAl₂O₄(SrAl₂O₄:欧盟^2＋)的合成采用传统的固相反应工艺，脉冲电流烧结固结。结果表明，在真空条件下，在1600ºC、57 MPa、5 min的模具温度下，可以得到高密度的小体。的烧结SrAl₂O₄:欧盟^2＋在紫外光照射下表现出良好的光致发光，在弹性变形下表现出良好的机械致发光。烧结锶铝的物理性能₂O₄:欧盟^2＋测定了室温下的杨氏模量、维氏硬度、毒物比和热导率。

关键字
SrAl₂O₄:欧盟^2＋脉冲电流烧结(PECS)，致密化，物理性能，发光。

介绍

SrAl₂O₄如sal₂O₄:欧盟^2＋和SrAl₂O₄:欧盟^2＋Dy^3＋，是优良的磷氧化物，在绿色可见区域具有较强的光致发光[1-4]，并表现出机械致发光现象[5-7]，机械致发光是由碰撞等机械应力引起的光发射。然而，这种氧化磷很难得到致密体[7]。为了开发这种氧化磷的新应用，需要建立致密化技术。

脉冲电流烧结(PECS)技术[8-14]是最新的压力烧结工艺，它是将脉冲电流应用于导电模具和/或模具中的样品，使其升温。这种方法有时被称为火花等离子烧结(SPS)。PECS技术可以实现快速加热(几分钟到2000ºC!)。PECS还有助于巩固在传统烧结技术中难以致密化的先进材料，如纳米复合材料、陶瓷和金属间化欧洲杯足球竞彩合物[14-17]。

Hasezaki等报道了sal的烧结和磷光性能₂O₄用PECS[18]。他们烧结了SrCO的粉末混合物_3.,艾尔。₂O_3.,欧盟₂O_3.和Dy₂O_3.并成功烧结了sal₂O₄与Dy co-doped^3＋和欧盟^2＋．然而，他们没有提到致密化。在本研究中，将PECS工艺应用于sal₂O₄:欧盟^2＋固体反应合成粉末。烧结锶铝的物理性能₂O₄:欧盟^2＋测定了室温杨氏模量、泊松比、维氏硬度、热容和热导率。

实验的程序

SrCO_3.,艾尔。₂O_3.和欧盟(不_3.）_3.作为原料。欧洲杯足球竞彩将这些材料称欧洲杯足球竞彩量为(Sr0.99, Eu0.01)0.985Al₂O₄-δ。用乙醇和灰浆混合制备粉末混合物。反应后的粉末采用传统的固相反应工艺，在1400℃，空气中反应12 h。反应后的粉末在1500℃下在Ar-1%的H2气体混合物中还原3 h。图1为所制备粉体的x射线衍射图。的SrAl₂O₄还原后得到相。粉末在1400 ~ 1600℃真空烧结5min。PECS期间的单轴压力分别为28 MPa和57 MPa。常压烧结是在1300 ~ 1500ºC的Ar-1%H2气体流中进行的。采用冷等静压工艺，在200 MPa下保温5 min，制备出常压烧结坯体。

图1所示。sal的x射线衍射图₂O₄:欧盟^2＋采用传统的固相反应工艺制备。

烧结体的密度通过甲苯液体置换技术进行了评估。用扫描电镜观察了烧结体的显微组织。材料的杨氏模量和泊松比^2＋再版SrAl₂O₄采用频率为5 MHz的[19]超声技术进行评价。测量了在245 mN下15 s的维氏硬度。热导率测量采用激光冲洗法，热容测量采用差示扫描量热法。

结果与讨论

图2显示了Ar-1%H2气体流中常压烧结中烧结体的相对密度随烧结温度的变化。相对密度随烧结温度的升高而增大，达到60%左右。图3为烧结sal断口的SEM照片₂O₄:欧盟^2＋在1300和1500ºC大气压下烧结。即使是在1500ºC下烧结的样品(图3 (b))也处于烧结的初始或中间阶段。正如郑之前所描述的，SrAl₂O₄:欧盟^2＋无压烧结烧结性低。

图2。相对密度随烧结温度的变化而变化₂O₄:欧盟^2＋在Ar-1%H2气体混合物流中。

图3。烧结sal断口的SEM照片₂O₄:欧盟^2＋在Ar-1% H2的混合气体流中常压烧结。(a)和(b)分别为1300ºC和1500ºC时试样的断裂面。

图4显示了通过PECS工艺烧结体的相对密度作为烧结温度(模具表面温度)的函数。SrAl₂O₄:欧盟^2＋在单轴压力下，在1600ºC、57 MPa、5分钟的PECS可致密成99%以上。

图4。通过PECS工艺得到烧结体的相对密度与烧结温度(模具表面温度)的关系。

图5为烧结sal断口的SEM照片₂O₄:欧盟^2＋由佩奇的过程。在1500ºC下用PECS致密化的样品只包含封闭的孔隙。在1600℃、57 MPa下经PECS固结的烧结体中，断口表面未见封闭气孔。为了使sal致密化₂O₄对于陶瓷，在烧结过程中施加高压是有用的。

图5。烧结sal断口的SEM照片₂O₄:欧盟^2＋由佩奇的过程。

密集的SrAl₂O₄:欧盟^2＋物体在紫外光照射下表现出良好的光致发光(图6)，在塑性变形下表现出良好的机械发光(图7)。它们发光的亮度很容易被颈部的眼睛观察到。表1显示了烧结sal的一些物理性能₂O₄:欧盟^2＋在室温下。锶铝的杨氏模量和硬度₂O₄:欧盟^2＋比结构陶瓷如莫来石和铝₂O_3.．

图6。烧结锶铝的光致发光₂O₄:欧盟^2＋由佩奇的过程。

图7。烧结铝的机械致发光₂O₄:欧盟^2＋由佩奇的过程。

表1。烧结锶铝的物理性能₂O₄:欧盟^2＋

	SrAl2O4:欧盟2＋ (现在工作)	艾尔2O3.［20］	莫来石[20]	石英玻璃[21]
密度/米高梅－3	3．5	3．9	3．2	2．2
杨氏模量/绩点	102	380	210	74
毒的比率	0．23	0．23	0.27	0．17
维氏硬度/ GPa	6．8	17．5	11	8．9
热容/ Jg－1K－1	.57	0.78	０．７５	０．７５
导热系数/ Wm－1K－1	2.8	34	5	1.38

结论

高度强化SrAl₂O₄:欧盟^2＋用常规固相反应合成的粉末经PECS处理可得。的烧结SrAl₂O₄:欧盟^2＋表现出良好的光致发光和机械发光，亮度高，颈部人眼容易看到。烧结锶铝的物理性能₂O₄:欧盟^2＋也在室温下进行了评估。锶铝的杨氏模量、硬度和导热系数₂O₄:欧盟^2＋与石英玻璃大致相当。

确认

作者感谢I. Ihara副教授评估了弹性性能，S. Nagasawa副教授评估了维氏硬度，M. Takeda副教授评估了烧结SrAl的热导率₂O₄:欧盟^2＋．作者们还对日本政府通过文部科学省的21世纪卓越中心(COE)项目提供的部分支持表示感谢。欧洲杯线上买球

参考文献

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详细联系方式

Makoto Nanko, Shinya Taniguchi和Koji Matsumaru 长冈工业大学 机械工程系 新泻市长冈市上富冈市940-2188 日本

这篇论文也将发表在《材料与材料加工技术进展》杂志上，9[2](2007)125-130。欧洲杯足球竞彩