溶胶一凝胶法制备纳米的晶化过程和
晶粒长大研究
柯华, 许雪芹, 王文, 贾德昌, 周玉
哈尔滨工业大学材料学院, 哈尔滨,
摘要以乙二醇为溶剂, 醋酸为催化剂, 部分无机盐代替醇盐的溶胶一凝胶工艺制备了不
同平均晶粒尺寸的纯纳米粉末, 晶相粉末晶粒大小为、用、
一、系统研究了纳米相的形成过程通过改变干凝胶的热处理温度和热处
理时间, 研究了温度与时间参数对晶粒长大的影响规律研究表明, 碳的燃烧和二氧化
碳的蒸发对纳米团簇的长大具有一定的阻碍作用相的晶化行为分为金属一氧团簇向玻
璃态转变和玻璃态到晶态的转变过程, 玻璃态到晶态的转变温度区间为、两个过程
的长大激活能分别为二, 二温度是晶粒长大的主要因素, 热处理时间
对晶粒长大影响不明显
热处理时间对晶粒长大的影响
图给出了热处理时间随温度变化的自然对数关系可以看出热处理时间对晶粒长大
影响不明显导致大晶粒长大的原因是大晶粒中原子的化学势低于小晶粒中的化学势, 从
而使小晶粒中的原子越过界面向大晶粒中迁移由于用溶胶一凝胶制备的粉体晶粒尺寸分
布相对于其它的制备方法而言比较均匀, 这样各个晶粒边界的化学势基本上相等, 抑制了
晶粒间的进一步长大
由于公式中自变量的函数是关于的双曲线, 可以得到双曲线的两条渐进线,
斜率分别为, , , 可作为描述晶态与玻璃态的能量参数代表从玻璃态
到晶态的转变温度, △ 值大小表明了转变区间的宽度公式通过最小二乘法拟合得到
· , , , △ 凡, 表明玻璃态的长大所需的
扩散激活能要低于晶相的扩散激活能, 的值远远表明完全晶化必须有足够
的能量, 即必须有足够高的热处理温度才能获得良好结晶的纯钙钦矿相的值比通过
热分析所得的晶化峰的位置高出, 这可能是通过公式和计算出来的值是由一些
孤立的点进行拟合出来的数据, 有一定的误差△ 值相对来说较小, 说明从玻璃态到晶态
的转变温度区间很窄, 是一个骤变的过程
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