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《復(fù)合摻雜zro2固體電解質(zhì)制備及其性能的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofDoctorofEngineeringStudyonthepreparationofmulti-dopedzirconiasolidelectrolyteanditspropertiesCandidate:HuYonggangMajor:MaterialScienceSupervisor:Prof.XiaoJianzhongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuha
2、n,Hubei,430074,P.R.ChinaAug.,2012獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。
3、本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在________年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密□。(請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打―√‖)學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要氧化鋯固體電解質(zhì)定氧探頭在鋼鐵精煉中已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，但是在低氧（10ppm）條件下，傳統(tǒng)氧化鎂單一穩(wěn)定的部分穩(wěn)定氧化鋯由于固體電解質(zhì)電子電導(dǎo)的影響使其測量精度受到影響。另外，對固體電解質(zhì)室溫下單斜相（m）在升溫過程中的相轉(zhuǎn)變程度對
4、高溫電導(dǎo)及抗熱震性的影響規(guī)律的認(rèn)識(shí)不足，前人對于定氧探頭的研究思路較傾向于優(yōu)先保證足夠的抗熱震性，卻輕視了室溫相向高溫相轉(zhuǎn)變程度對高溫電導(dǎo)的影響。因此，本文試圖通過多元復(fù)合摻雜，并結(jié)合熱處理，在保證氧化鋯高溫離子電導(dǎo)的條件下，獲得足夠的抗熱震性能。論文首先采用機(jī)械復(fù)合法制備多元摻雜氧化鋯固體電解質(zhì)，探討了多元復(fù)合摻雜氧化鋯陶瓷的無壓燒結(jié)工藝，通過調(diào)整燒結(jié)工藝參數(shù)獲得了相對密度較高，摻雜元素分布較均勻的復(fù)合摻雜固體電解質(zhì)陶瓷材料。同時(shí)，通過對不同摻雜比例的試樣進(jìn)行燒結(jié)后熱處理實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合摻雜材料中Y2O3含量對m相含量起主導(dǎo)作用。燒結(jié)
5、后的不同溫度熱處理可以改變復(fù)合摻雜材料的晶粒尺寸，經(jīng)1150°C熱處理后復(fù)合摻雜材料中顆粒長大最明顯。Al2O3的加入形成尖晶石可以有效抑制復(fù)合摻雜材料顆粒的長大。熱膨脹及抗熱震性試驗(yàn)結(jié)果表明，在摻雜總量一定時(shí)Y2O3與MgO的相對比例越高，單斜相轉(zhuǎn)變溫度范圍越窄，且起始轉(zhuǎn)變溫度越高，導(dǎo)致復(fù)合摻雜材料熱震后的強(qiáng)度損失率越大。800-1000℃之間的收縮程度越大，強(qiáng)度損失率也越大。通過研究不同摻雜含量的燒結(jié)試樣的電阻抗性能，發(fā)現(xiàn)復(fù)合穩(wěn)定的氧化鋯固體電解質(zhì)的電性能并不是隨著某一摻雜劑含量的升高而線性變化的。此結(jié)果與傳統(tǒng)的單一穩(wěn)定劑在全穩(wěn)定范圍
6、內(nèi)電性能隨穩(wěn)定劑含量線性增長的規(guī)律有所差異。但對比Mg-PSZ在900℃時(shí)的總電導(dǎo)率，可以看出，復(fù)合穩(wěn)定的PSZ電解質(zhì)的總電導(dǎo)率要高一個(gè)數(shù)量級(jí)。對PSZ固體電解質(zhì)不同溫度交流阻抗譜擬合后發(fā)現(xiàn)，晶界電導(dǎo)活化能與總電導(dǎo)活化能的走勢一致，說明晶界電導(dǎo)率對PSZ電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響占主要地位。并且I華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文中高溫下的晶界電導(dǎo)高于晶粒電導(dǎo)。在對等效擬合電路進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，得到材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)隨溫度變化的演變趨勢模型。通過對熱膨脹性質(zhì)及抗熱震性、電性能的研究，并結(jié)合現(xiàn)有理論分析，建立了不同制備條件下得到的平均熱膨脹系數(shù)與m相含量之間的
7、線性關(guān)系模型，將其作為原料選擇及制定燒結(jié)工藝的參考依據(jù)；對m相含量進(jìn)行量化、控制t相熱膨脹系數(shù)與m相含量之間的關(guān)系，理論上可以得到抗熱震性優(yōu)良的固體電解質(zhì)材料。同時(shí)，建立了t相含量與電導(dǎo)率之間的數(shù)值演化模型；發(fā)現(xiàn)材料體系高溫下出現(xiàn)的熱膨脹系數(shù)突變點(diǎn)，可以作為預(yù)測固體電解質(zhì)電性能的一個(gè)重要指標(biāo)。對兩類模型各影響因素的分類分析，能夠?yàn)楣腆w電解質(zhì)制備過程中的相比例的控制提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：氧化鋯，固體電解質(zhì)，抗熱震性，阻抗，微觀結(jié)構(gòu)II華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文AbstractTheoxygenprobeforironandsteelrefinin
8、ghasbeenusedextensively,buttraditionalMgO-singlestabledzirconiasolidelectrolyte,duetotheeffectof
