高熵改性氧化锆陶瓷相变与光吸收性能

doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2542

上海大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 31 ›› Issue (1): 122-133.doi: 10.12066/j.issn.1007-2861.2542

高熵改性氧化锆陶瓷相变与光吸收性能

张燕¹, 彭雨晴¹, 张方舟², 王启帆¹, 宁立新¹, 李爱军¹

1. 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200444; 2. 上海大学绍兴研究院, 浙江绍兴 312074

收稿日期:2023-03-22 出版日期:2025-02-28 发布日期:2025-03-03
通讯作者: 李爱军 (1975—), 男, 教授, 博士生导师, 博士, 研究方向为碳纤维复合材料、碳陶复合材料. E-mail:aijun@shu.edu.cn
基金资助:
航空科学基金项目 (2017ZFS6001)

Phase transformation and optical absorption properties of high entropy modiﬁed zirconia ceramics

ZHANG Yan¹, PENG Yuqing¹, ZHANG Fangzhou², WANG Qifan¹, NING Lixin¹, LI Aijun¹

1. School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China; 2. Shaoxing Research Institute, Shanghai University, Shaoxing 312074, Zhejiang, China

Received:2023-03-22 Online:2025-02-28 Published:2025-03-03

摘要/Abstract

摘要： 通过高温烧结法制备了一组含 Ce、Al、Y 和 Si 元素的氧化锆基高熵陶瓷, 并对其相结构转变和光吸收特性等方面进行研究. X 射线衍射仪 (X-ray diﬀractometer, XRD) 测试结果表明, 样品能在 1 450 › 下完成立方氧化锆相的转变; 扫描电子显微镜 (scanning electron microscope, SEM) 测试结果表明, 掺杂后的氧化锆基陶瓷颗粒出现晶粒细化, 最小平均晶粒尺寸达 234 nm; X 射线光电子能谱 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 结果表明, 氧空位浓度与 Ce∶Zr 原子比呈正相关. 烧结后的样品抗弯强度最大可达 130.32 MPa, 孔隙率最低至 0.15%, 可见吸收光范围最大为 513 nm, 掺杂后最小禁带宽度达 2.97 eV.

关键词: 高熵氧化锆, 相变, 光吸收性

Abstract: A group of zirconia-based high-entropy ceramics containing Ce, Al, Y and Si was prepared using a high-temperature sintering method, and the phase structure tran-sition and optical absorption characteristics were studied. X-ray diﬀractometer (XRD) results showed that the cubic zirconia phase transformation was completed at 1 450 ›. Scanning electron microscopy (SEM) results showed that the doped zirconia ceramic particles exhibited grain reﬁnement, with a minimum average grain size of 234 nm. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results showed that the oxygen vacancy concentration was positively correlated with the Ce∶Zr atomic ratio. The maximum bending strength of the sintered sample was 130.32 MPa, the minimum porosity was 0.15%, the maximum visible absorption range was 513 nm, and the minimum bandgap after doping was 2.97 eV.

Key words: high entropy zirconia, phase transformation, light absorption

中图分类号:

TB 33

张燕, 彭雨晴, 张方舟, 王启帆, 宁立新, 李爱军. 高熵改性氧化锆陶瓷相变与光吸收性能[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2025, 31(1): 122-133.

ZHANG Yan, PENG Yuqing, ZHANG Fangzhou, WANG Qifan, NING Lixin, LI Aijun. Phase transformation and optical absorption properties of high entropy modiﬁed zirconia ceramics[J]. Journal of Shanghai University（Natural Science Edition）, 2025, 31(1): 122-133.

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高熵改性氧化锆陶瓷相变与光吸收性能

Phase transformation and optical absorption properties of high entropy modiﬁed zirconia ceramics

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