基于溶胶-凝胶法铬酸锶镧粉体的制备及烧结

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通过溶胶一凝胶法制备了铬酸锶镧(La<,1-x>Sr<,x>CrO<,3>)纳米粉体,采用高压成型、无压烧结工艺进行了烧结试验并检测了烧结体的物理性能。 利用TG,DSC,XRD分析研究了由凝胶到粉体的转化过程,结果表明,凝胶的分解主要包含下述步骤(以La<,0.9>Sr<,0.1>CrO<,3>为例):1)柠檬酸盐氧化转变成碳酸盐:2)碳酸盐等进一步分解转化为氧化物:3)金属氧化物合成La<,0.9>Sr<,0.1>CrO<,4>; 4)La<,0.9>Sr<,0.1>CrO<,4>分解为La<,0.9>Sr<,0.1>CrO<,3>。干凝胶在700℃以上煅烧2h后均可生成超细粉体,粉体相结构主要与锶掺杂量有关。物相分析显示当x>0.1时为正交钙钛矿结构的(La,Sr)CrO<,3>和SrCrO<,4>共存;x=0和0.1时为单一的正交钙钛矿型(La,Sr)CrO<,3>,无第二相出现。HREM粉料形貌观察表明,800℃煅烧所得粉体颗粒较小,均匀性好,呈类球形,且分散性好,团聚较少。 铬酸锶镧粉体烧结试验结果表明,Sr掺杂量、粘结剂、成型压力、粉体煅烧时间及烧结温度对烧结体的性能都有较大的影响。从La<,1-x>Sr<,x>CrO<,3>烧结体的X射线衍射谱图中可以看出,当x<0.3时,为单一为正交钙钛矿结构;当x≥0.3时,存在第二相SrCr0<,4>。Sr的掺杂量对烧结体的线收缩率有很大的影响,掺杂量越大,收缩率的值也越大。粉体煅烧时间越长,烧结体气孔数量越少,而对收缩率的影响不是很明显。烧结温度升高线收缩率变大。 对铬酸锶镧烧结体电性能的影响因素进行分析发现,随着煅烧时间的增加,电阻率呈减小的趋势。锶掺杂量x在0.05~0.2之间电阻率明显下降;当x>0.2时,电阻率变化不大。随着烧结温度的升高,电阻率有下降的趋势。 利用XRD及电子探针对铬酸锶镧中Sr的固溶度进行了测定,结果表明,固溶度随着温度的升高而大幅度升高。随着温度的升高,在烧结体中Cr元素挥发严重,Sr的掺杂则可以抑制Cr元素的挥发。 对溶胶-凝胶法制备的掺杂Sr、Ca铬酸镧粉体进行对比发现,La<,1-x>Ca<,x>CrO<,3>比La<,1.x>Sr<,x>CrO<,3>的形成温度低。800℃煅烧时,掺钙铬酸镧粉体粒度在30nm左右,小于掺锶铬酸镧颗粒(50nm左右)。物相分析表明,掺钙铬酸镧在室温下为正交钙钛矿结构La<,1.x>Ca<,x>CrO<,3>,x≥0.2时出现第二相CaCrO<,4>;掺锶摩尔百分比0.1时粉体为单纯正交结构,x=0.2时为正交相和菱形相共存,x=0.3时为菱形结构,另外X≥0.2时还发现第二相SrCrO<,4>。掺钙铬酸镧(112)面的晶面间距(0.274lnm)小于掺锶铬酸镧的晶面间距(0.2768nm)。
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