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ZrV2-xPxO7固溶体的相变与热膨胀性质的研究

袁焕丽 袁保合 李芳 梁二军

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ZrV2-xPxO7固溶体的相变与热膨胀性质的研究

袁焕丽, 袁保合, 李芳, 梁二军

Phase transition and thermal expansion properties of ZrV2-xPxO7

Yuan Huan-Li, Yuan Bao-He, Li Fang, Liang Er-Jun
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  • 本文采用固相烧结法制备了ZrV2-xPxO7(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1)系列材料. 粉末X射线衍射(XRD)分析表明, 所制备材料的结构为单一立方相. 应用变温拉曼光谱研究该材料相变, 变温拉曼光谱研究结果表明, 材料起始相变温度随着P5+ 替代V5+ 量的增加逐渐降低, x=0, 0.4, 0.8, 1对应的相变温度分别为383 K, 363 K, 273 K, 213 K. 热膨胀测试结果表明: 随着P替代量的增加正—负膨胀转变温度先降低后增加, x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1对应的正—负膨胀转变温度分别为429 K, 403 K, 372 K, 390 K, 398 K和435 K. 本文指出了该系列材料存在两个相变过程, 为设计和制备ZrV2O7基室温附近的负热膨胀材料奠定了良好的基础.
    ZrV2-xPxO7 (x = 0, 0.4, 0.8, 1.0) solid solutions are prepared using a solid state reaction method. Powder X-ray diffraction (XRD) analysis reveals that the as-prepared solid solutions are of single-phase cubic type in crystal structure. Temperature dependent Raman spectroscopic studies demonstrate that the phase transition temperature of ZrV2-xPxO7 decreases with the increase of the content of P. ZrV2O7, ZrV1.6P0.4O7, ZrV1.2P0.8O7 and ZrVPO7 transform from a 3× 3× 3 superstructure to a 1× 1× 1 normal structure at about 373 K, 363 K 273 K and 213 K, respectively. The results of thermal expansion testing indicate that the temperature of positive thermal expansion changes to negative thermal expansion with the increase of P content. The temperatures of positive-to-negative thermal expansion of ZrV2-xPxO7 are 429 K, 403 K, 372 K, 390 K, 398 K and 435 K for x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1, respectively. Two phase change transformations are demonstrated in ZrV2-xPxO7 materials in our work, which is beneficial for preparing the negative thermal expansion materials at room temperature using ZrV2O7.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10974183); 教育部博士点基金(批准号: 20114101110003)和郑州市创新团队基金(批准号: 2011-03)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10974183), the Ph. D. Program Foundation of Ministry of China (Grant No. 20114101110003), and the Program for Innovative Research Team of Zhengzhou (Grant No. 2011-03).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-03
  • 修回日期:  2012-06-17
  • 刊出日期:  2012-11-05

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