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CaSiO3、Mg2SiO4这两种材料一直是人们研究的重点。由于这两种材料有着优异的物理化学性质,广泛应用于传统工业中。随着研究的深入,粉体制备方法和烧结工艺的不断进步,这两种材料也已经作为功能陶瓷材料重要原料。本论文选择这两种材料为对象,对其制粉、烧结工艺及介电性能,生物活性开展系统研究。
首先,以正硅酸乙酯和硝酸钙为原料,采用化学共沉淀法低温合成了β-CaSiO3纳米粉体,讨论了沉淀剂种类、滴加方式、反应温度、保温时间及溶剂对粉体合成的影响。研究结果表明:经680℃煅烧2h便可得到纯的β-CaSiO3。系统研究了B2O3对β-CaSiO3陶瓷的烧结性能,力学性能,电学性能和生物活性的影响。掺有2wt％B2O3的β-CaSiO3陶瓷大约在800℃下就可获得比较大的密度(2.83g/cm3)。并且得到的β-CaSiO3陶瓷具有很好的力学性能,断裂韧性和硬度分别达到了2.16MPam1/2和5.75GPa；同时在1MHz下也具有很好的介电性能:εr=8.08；tanδ=8.65×10-4；通过在模拟人体体液(SBF)浸泡试验,证明该β-CaSiO3陶瓷有很好的生物活性。3天后β-CaSiO3陶瓷表面完全被HAp颗粒覆盖,HAp沉积层厚度大约为50μm。
其次,采用化学共沉淀法制备Mg2SiO4纳米粉体,详细讨论了不同Mg/Si摩尔比、滴加方式、晶种的添加量等工艺因素对粉体制备的影响。结果表明:采用共沉淀法,可在700℃合成单相的Mg2SiO4纳米粉体。研究掺杂B2O3对Mg2SiO4陶瓷制备及性能的影响。结果表明:在共沉淀法合成的Mg2SiO4粉体添加6wt％的B2O3,在800℃下就达到较大的烧结密度(2.84g/cm3)。研究结果还表明Mg2SiO4陶瓷具有良好的介电性能:εr=7.99,tanδ=4.85×10-3(1.78MHz)。