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1、畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告4CaO?P2O5基固體電解質(zhì)的鋯鈦摻雜制備與性能研究學(xué)院資源與材料學(xué)院專業(yè)冶金工程班級8110624姓名姚棟指導(dǎo)教師康雪、沈洪濤2014年8月20日東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告第4頁東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告第4頁1、研究背景及意義準(zhǔn)確、快速、連續(xù)地測定鐵合金中的控制元素及有害元素，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，是當(dāng)前研究鐵合金的課題。近幾年，鋼鐵行業(yè)已經(jīng)成為全世界及我國的經(jīng)濟支柱[9,10,11]，僅2004年我國鋼鐵業(yè)全年產(chǎn)鋼27297萬噸，生產(chǎn)生鐵25185萬噸，生產(chǎn)鋼材
2、29723萬噸，我國已成為冶金大國，但還不是冶金強國，目前對鋼的潔凈度要求越來越高，鋼鐵發(fā)展質(zhì)量已經(jīng)放到了首位，鋼中C、Si、Mn、P、S的去除及在線監(jiān)控具有重要的實際意義。磷元素由冶煉原料及燃料帶入，以P原子的形式完全留在鐵液中，除了炮彈鋼等特種鋼需要增加磷含量提高脆性外，磷都是各種鋼鐵的有害元素之一，它可以形成Fe－Fe3P二元共晶和Fe－Fe3P－Fe3C三元共晶，凝固時富集于共晶邊界處最后凝固，沿晶界析出，嚴(yán)重時形成網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀，磷共晶硬而脆，降低鋼的韌性和塑性。為此鋼中允許的[ωp]max＝0.02％，某些特殊要求的鋼
3、為0.005%。如上海寶鋼作板坯用的Al-Si鎮(zhèn)靜鋼要求[ωp]max＝(O-0.015)%。磷在大多數(shù)鋼中是有害元素，在煉鋼以前或煉鋼過程中，應(yīng)脫除越多越好。因此在冶煉過程中隨時檢測磷含量及其活度變化顯得非常重要。磷含量的在線、連續(xù)測定，對于了解磷在碳飽和鐵中的熱力學(xué)行為，為鐵水預(yù)脫磷控制磷含量提供快速有效的測試手段，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化控制，有重要的理論和實際意義。本論文研究4CaO?P2O5基固體電解質(zhì)的鋯鈦摻雜制備與性能，4CaO?P2O5基固體電解質(zhì)用于制備磷傳感探頭，本課題通過CaO?P2O5基固體電解質(zhì)中摻雜鋯鈦，
4、分析在不同燒結(jié)溫度下分析固體電解質(zhì)物相組成和不同測試溫度下電導(dǎo)率的變化情況，從而得出具有良好的抗熱震性和較高電導(dǎo)率的配比。2、國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析Habera和Katayarua等利用固體電解質(zhì)電池進(jìn)行的高溫電化學(xué)研究可視為固體電解質(zhì)傳感器的起源。然后，固體電解質(zhì)逐漸由實驗室研究推廣至實際應(yīng)用，并得到迅速的發(fā)展。自從1957年C.Wanger尹首次應(yīng)用固體電解質(zhì)電動勢方法測定氧化物熱力學(xué)性質(zhì)以來，幾十年來科學(xué)家們在用此方法不斷改進(jìn)的基礎(chǔ)上測定了一系列單一氧化物、復(fù)合氧化物、尖晶石型化合物、非化學(xué)計量化合物、氟化物、硫化物
5、、硫酸鹽、碳化物、硼化物、磷化物、硅化物等的熱力學(xué)性質(zhì)。70年代初，固體電解質(zhì)鋼液定氧技術(shù)被譽為當(dāng)代世界上鋼鐵冶金領(lǐng)域三大重要成果之一。在火法冶金中，氧傳感探頭尚可用于銅、鎳、鈷、銀、鉛、鋅等金屬和合金中氧含量的測定，也可用于鐵合金生產(chǎn)及電解過程等。開展金屬中定氧研究的同時，研究者們也進(jìn)行了氣相中氧位的測定，可以在常壓下敞開體系中或在封閉體系的非流動氣體中，或在真空條件下使用，雖然氧傳感器技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是對于低氧的測定及穩(wěn)定性都有待研究改進(jìn)。如今，氣相傳感器已有幾個系列。近十余年來，除氧以外，又發(fā)展了成份傳感器。成份傳感器有
6、輔助電極型成份傳感器、三相固體電解質(zhì)成份傳感器和新固體電解質(zhì)成份傳感器等。為了控制工業(yè)生產(chǎn)中的燃燒過程，需要對熱氣體中氫或水蒸氣進(jìn)行連續(xù)、在線監(jiān)測或反饋控制。因此，要研究和開發(fā)氫及水蒸氣傳感器。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，對大氣中有害氣體如:SOx(S02,S03),NOx(N0,NOz),東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告第4頁COz等的在線監(jiān)測己成為氣體傳感器研究的重要領(lǐng)域。各種化學(xué)傳感器正在發(fā)展中。由實驗研究過渡到生產(chǎn)應(yīng)用需要做很多工作。各種方法的提出，必須有充分的理論依據(jù)。隨著各種固體電解質(zhì)材料的不斷研制和性能改進(jìn)
7、以及作用機理的深入研究，固體電解質(zhì)傳感器的品種將逐漸增多。1、主要研究內(nèi)容鐵液中磷含量在線、連續(xù)測定，對于了解磷在特野中的熱力學(xué)行為，為貼水預(yù)脫磷控制磷含量提供快速有效的測試手段，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化控制，有重要的理論和實際意義。本論文研究4CaO?P2O5固體電解質(zhì)摻雜鋯鈦后的性能，使得4CaO?P2O5固體電解質(zhì)具有更高的穩(wěn)定性，提高磷含量測定效率。1、采用高溫直接合成法，制備用于制作傳感探頭的摻雜鋯鈦的4CaO·P2O5基固體電解質(zhì)。2、利用XRD分別對固體電解質(zhì)進(jìn)行相分析，分析結(jié)果。3、固體電解質(zhì)阻抗譜研究：在750℃－
8、1050℃溫度范圍內(nèi)，采用阻抗譜技術(shù)研究電導(dǎo)率隨溫度的變化關(guān)系，計算該固體電解質(zhì)的電導(dǎo)激活能；4、固體電解質(zhì)組成結(jié)構(gòu)與性能綜合分析。4、實驗所需條件藥劑名稱分子量純度CaHPO4·2H2O172.09分析純CaCO3100.09分析純TiO279.
