优秀研究生学位论文题录展示

细晶SrCe〈,0.9〉Y〈,0.1〉O〈,3-α〉高温质子导体的制备与电性能研究

专 业: 钢铁冶金
关键词: 高温质子导体 导电陶瓷 溶胶凝胶法 纳米结构 晶粒尺寸 电导率
分类号: TF111
形 态: 共 91 页 约 59,605 个字 约 2.851 M内容
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内容摘要


上世纪80年代初,人们发现一些SrCeO3基氧化物陶瓷在高温含氢气氛下具有较高的质子导电性。

由于这种高温质子导体能应用于冶金、环保、化工和能源等许多领域,因而引起了人们的重视。

本文采用溶胶-凝胶法制备了粒径在30~60 nm的SrCe0.9Y0.1O3-α超细粉,并用此粉体制得了致密高温质子导电陶瓷。

研究了成型压力对素坯的影响,陶瓷的烧结行为及微观结构。

结果表明:

成型压力范围为20~250MPa时,素坯的相对密度会呈现峰值54.25%。

根据陶瓷的线性收缩率的变化趋势,将烧结分为三个阶段:

烧结初期<1150℃,烧结中期1150~1250℃和烧结后期>1250℃。

采用RCS速控烧结烧结制度在较短的烧结时间里获得相对密度为98%且平均晶粒尺寸小于1 μm的致密陶瓷。

用X射线衍射XRD表征煅烧粉体的晶体结构,用透射电镜TEM和扫描电镜SEM表征了煅烧粉体和陶瓷的形貌和粒度,采用阿基米德法测量了陶瓷的密度。

采用混合酸腐蚀法和热腐蚀这两种方法对SrCe0.9Y0.1O3-α复合陶瓷试样进行腐蚀,然后借助扫描电镜观察分析,对两种方法的效果及特点进行比较讨论。

结果表明:

热腐蚀后的样品在扫描电镜下能清晰地看到范围内的所有晶粒,并能确定SrCe0.9Y0.1O3-α晶粒尺寸及形状。

在观察微观组织结构的同时,发现陶瓷断口的孔洞中出现了新的物相,通过对其进行能谱分析,推测其主要成分可能是SrCO3.最后采用交流阻抗技术探讨了不同晶粒尺寸下的SrCe0.9Y0.1O3-α电导率。

研究表明:

经高温烧结后的SrCe0.9Y0.1O3-α的电导率与测试温度在低温区和高温区分别服从不同的Arrhenius公式。

由此计算得的电导激活能分别为1.26eV和0.44eV。

不同制备工艺条件下的五种试样的扫描电镜照片显示,它们的晶粒尺寸会随着烧结温度的升高和烧结时间的增加而增大。

从它们在同一温度的阻抗谱曲线可知,随着试样的晶粒尺寸的增大,晶界电阻是先增大后减小的,在约0.56μm处出现了最小值。

而晶内电阻变化不大且数据点并无规律可循。

为了进一步研究晶界电导率与晶粒尺寸的关系,通过方程:

σSP gb=1/Rgbl/Sδgb /dg,定义了材料的真实晶界电导率,结果表明细晶粒0.15μm样品的真实晶界电导率明显高于其余4个样品,且随着晶粒尺寸的增加,真实晶界电导率逐渐减小。

因此,大幅度降低晶粒尺寸可以提高晶界电导率..……

全文目录


文摘
英文文摘
前言
第一章 高温质子导体
第二章 高温质子导体的制备工艺
第三章 SrCe0.9Y0.1O3-α的制备及表征
第四章 高温质子导体电性质研究
第五章 晶粒尺寸对SrCe0.9Y0.1O3-α的电导率的影响
第六章 结论
参考文献
附录

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中图分类: > TF111 > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 提炼冶金(化学冶金) > 金属冶炼

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