二氧化硅对锆酸钙材料结构及性能的影响

以分析纯氧化锆和碳酸钙为原料,成本相对低廉的二氧化硅为添加剂,利用固相反应烧结制备锆酸钙材料。研究了二氧化硅对锆酸钙材料相组成、晶胞参数、微观结构及常温性能的影响。用X射线衍射、扫描电镜及X'pert plus分析软件分别对烧后锆酸钙试样的晶相组成、显微结构和晶胞参数进行表征和计算,并对试样的体积密度和显气孔率进行了测定。结果表明:利用碳酸钙和氧化锆在1600℃下保温3 h,制备出的锆酸钙材料致密度较低;引入二氧化硅可以促进锆酸钙材料的烧结,当二氧化硅的加入量小于0.5mol%时,二氧化硅主要是通过在锆酸钙材料中形成间隙固溶体,产生晶格缺陷而促进材料的烧结;同时二氧化硅在锆酸钙材料中形成固溶体后,还导致锆酸钙相晶胞参数和晶胞体积的增大;由于O2-半径较大,难以进入间隙位置,使得二氧化硅在锆酸钙材料中的固溶量很小。当二氧化硅的加入量大于或等于0.5mol%时,锆酸钙的晶胞参数和晶包体积将几乎不发生变化,但是在锆酸钙材料中会有硅酸二钙相的出现和增加;二氧化硅最佳加入摩尔百分含量为0.25%~0.5%。