论文部分内容阅读
碱土金属掺杂的镧锰氧化物（LaMnO3）是一种具有可变发射率特征的智能热控材料，其辐射率随环境温度的变化而自主发生改变，因而在微小卫星的热控制等航天领域具有广阔的应用前景和重要的研究意义。针对传统常压或热压方法制备LaMnO3基陶瓷时存在的烧结温度高、致密化程度低、晶粒大小不均匀等问题，本论文采用放电等离子烧结技术，通过控制烧结工艺和Sr掺杂量制备La1-xSrxMnO3陶瓷，并采用退火处理等手段进一步优化其电学性能和辐射特性。首先，采用固相反应法分别在不同温度（900~1200C）下合成不同Sr掺杂量的La1-xSrxMnO3粉体，研究了合成温度和Sr掺杂量对粉体物相组成、显微形貌、化学结构和红外结构的影响。结果表明，随着合成温度的升高，原料逐渐反应完全，而且粉体结晶性提高，在1200C时合成出具有单一钙钛矿结构、颗粒大小均匀的La1-xSrxMnO3粉体（x=0~0.4）。随着Sr掺杂量的增加，粉体的晶格结构由低对称性的正交相向高对称性的立方相转变，而且Mn3+逐渐转变为Mn4+，同时导致Mn-O键的红外吸收峰逐渐向短波方向移动。其次，以合成的La1-xSrxMnO3粉体为原料，采用放电等离子烧结技术制备La1-xSrxMnO3陶瓷，重点研究了烧结温度和Sr掺杂量对其物相组成、致密度、微观结构、电学性能和辐射特性的影响。结果表明，随着烧结温度的升高，La1-xSrxMnO3陶瓷的密度和致密度逐渐增大，在1100C时获得了物相单一、整体致密（相对密度为97.4%）、晶粒大小均匀的La1-xSrxMnO3（x=0~0.4）陶瓷。随着Sr掺杂量的增加，La1-xSrxMnO3陶瓷中的Mn4+浓度逐渐增大，由此促进了Mn3+-O2--Mn4+双交换作用，导致其导电性增强，并随温度的变化表现出明显的可变辐射率特征和较好的辐射特性。最后，对烧结后的La1-xSrxMnO3（x=0~0.4）陶瓷进行退火处理，重点研究了退火温度对其物相、结构和性能的影响。结果发现，经1000C退火后，La1-xSrxMnO3陶瓷的物相没有明显变化，仍为单一LaMnO3相，但致密度小幅提升至98%左右，而且退火后Mn4+浓度增大，电阻率也有所降低。退火后，La1-xSrxMnO3陶瓷的最大辐射率稍有降低，但在测试温区内的辐射率变化范围增大（La0.9Sr0.1MnO3陶瓷的辐射率变化最大值达0.38），表现出更好的辐射特性。