反鈣鈦礦負熱膨脹Mn3Zn0.5Sn0.5N/Cu復合材料制備

1.7萬字 40頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)

摘要 為制備近零膨脹材料，以Mn粉、Zn粉、Sn粉、Cu粉及氮氣為原料，通過固相反應燒結(jié)來逐步制備近零膨脹反鈣鈦礦負熱膨脹Mn3Zn0.5Sn0.5N/Cu材料，在制備過程中。對每一步的產(chǎn)物進行分析，分析其成分是否符合下一步實驗的要求，對制備完成的材料進行性能檢測，對檢測數(shù)據(jù)進行分析。通過對Mn3Zn0.5Sn0.5N分析可知，隨著Sn原子的摻入，整個體系的等效價電子數(shù)增加，加強了N2p軌道電子與Mn3d軌道電子的雜化，從而增強了Mn原子局域磁矩及近鄰Mn原子之間磁矩的交換相互作用。因此，隨著溫度的升高，Mn3Zn0.5Sn0.5N體系的局域電子排布發(fā)生了變化，引起了磁構(gòu)型的轉(zhuǎn)變，導致了體系的局域磁矩減小，使得晶體晶格收縮，再加上在磁相轉(zhuǎn)變溫度附近，磁有序轉(zhuǎn)變引起的體積收縮效應遠大于原子非簡諧熱振動導致的正膨脹，使其宏觀上表現(xiàn)為負熱膨脹行為。另外，Sn原子的摻入還使得晶體晶格產(chǎn)生了畸變，不僅增加了電阻率，還產(chǎn)生了微應力，提高了硬度；并且由于Sn4+與Zn2+的離子半徑差比Sn4+與Cu2+的離子半徑差要大，所以Mn3Zn0.5Sn0.5N晶體晶格畸變程度更大，具有更大的硬度。通過對Mn3Zn0.5Sn0.5N/Cu的分析可知，在Mn3Zn0.5Sn0.5N的體積分數(shù)在40%~45%時之間可得到近零膨脹的材料，且體積分數(shù)越大，生成的Mn3Zn0.5Sn0.5N/Cu硬度越高。燒結(jié)溫度對材料也有一定的影響，在燒結(jié)溫度450℃、550 ℃時，隨著燒結(jié)溫度的升高，Mn3Zn0.5Sn0.5N/Cu復合材料的電導率輕微的減小，而超過一定溫度，如650 ℃時，燒結(jié)時Mn3Zn0.5Sn0.5N會與Cu發(fā)生化學反應，生成了新的物相，破壞了實驗方案設(shè)計的復合材料體系。

關(guān)鍵詞：Mn3Zn0.5Sn0.5N 固相反應燒結(jié) 負熱膨脹 近零膨脹