微波干燥和沉淀过程对ZrO2粉体性能的影响

摘要

用共沉淀法制备了纳米级ZrO2粉体.研究了沉淀过程中原料浓度、沉淀剂浓度及干燥方式对粉体粒径、团聚状态及烧结活性的影响.发现采用微波干燥不仅可以大大缩短干燥所需时间,而且有利于减弱ZrO2纳米粉料的团聚和团聚强度.在定性地分析微波干燥的原理的基础上,建立了微波干燥ZrO2纳米粉体的"爆裂"模型,理论上指出由于微波加热时传热和传质方向一致,形成的内部压力梯度使水分能很快扩散到表面而挥发掉,从而大大缩短干燥时间;由于水是一种强极性分子,在微波干燥过程中首先受热汽化产生大量水蒸气,水蒸气受热膨胀使ZrO2滤饼"爆裂"成为极其微小的碎片,并在微波作用下进一步分裂为更小的碎片,在干燥过程中滤饼内部水分主要以气体形式排除,也有利于减弱ZrO2纳米粉料的团聚和团聚强度.实验结果表明适量增加原料和沉淀剂浓度及采用微波干燥方式有利于制得粒径较小、团聚强度低、烧结活性高的纳米ZrO2粉体.该粉体的生坯经过1500℃(2 h)烧结,烧结密度可达到理论密度的97.3%.