复合相基体上制备的beta-氧化铝膜及其特性

研究了在α-Al₂O₃及其与尖晶石复合的陶瓷基体上多晶Na-beta-Al₂O₃膜的形成过程及其特性.结果表明,在单相α-Al₂O₃基体上形成的beta-Al₂O₃膜呈现不均匀的显微结构,异常长大的晶粒尺寸达到15μm.在复合相基体上制备的Na-beta-Al₂O₃膜晶粒尺寸得到了有效的控制,当其中相应的MgO含量为3wt％时,Na-beta-Al₂O₃的晶粒异常生长被完全抑制,最大晶粒尺寸仅2～3μm.动力学分析表明,复合基体表面Na-beta-Al₂O₃(Li,Mg)的形成过程中,Li的扩散和α-Al₂O₃→尖晶石的结构重排同时控制膜的生长过程.所制备的beta-Al₂O₃膜的钠离子导电性与beta-Al₂O₃陶瓷体相似,并取决于其中β-Al₂O₃和β″-Al₂O₃相的相对含量以及过剩MgAl₂O₄的含量.     

β”-Al_2O_3辐射损伤的高分辨电镜研究

β″-Al_2O_3是重要的快离子导体,离子传导由结构中的钠氧层承担,每个β″-Al_2O_3晶胞中含三个尖晶石“基块”,相间三个钠氧传导层(见图1)。有人用高分辨电子显微镜曾观察到,β″-Al_2O_3在电子束作用下其钠氧传导层消失,从而导致相邻的两个尖晶石块直接相连。我们不仅从高分辨象,而且还从电子衍射的结果证实了这种二基块直接相连的现象,并进一步发现:β″-Al_2O_3在电子束作用下,还会产生超结构现象.我们的研究还指出,这类电子辐射损伤还与材料中某些缺陷有关.电子辐射产生大量缺陷,缺陷的产生反过来使辐射损伤进一步加快,在某些区域甚至出现无序化的倾向。     

部分合成法制备Na—β″—Al2O3陶瓷

研究了Ｎａ－β″－Ａｌ２Ｏ３陶瓷管制备的部分合成法，制备的β″－Ａｌ２Ｏ３管比用反应烧结法具有更均匀的显微结构，主要性能达到国际先进水平。     

纳米片钠铝石结构KAl(OH)2CO3的水热合成

用水热法制备出了纳米级粒径的纤维状KAl(OH)2CO3，并研究了不同水热反应条件对KAl(OH)2CO3的形成、颗粒度以及形态的影响．研究表明，不同条件下合成的晶粒均呈纤维状，随着温度的升高，长度和粒径均有所增大．在120℃制备得到的纤维平均直径为30nm，且分布均匀；KHCO3和A1(OH)3之比对KAl(OH)2CO3的形貌有显著的影响，KHCO3用量越大，晶粒直径越细；随着介质碱性的增强，晶粒直径在pH为9．5时出现极小值，且粉体的均匀性最好．在特定的反应体系中，当反应时间达到2h后，合成反应基本达到平衡，进一步延长合成时间对粉体的形貌和颗粒尺寸没有明显的影响．     

纳米片钠铝石结构KAl(OH)2CO3的水热合成

用水热法制备出了纳米级粒径的纤维状KAl(OH)2CO3,并研究了不同水热反应条件对KAl(OH)2CO3的形成、颗粒度以及形态的影响.研究表明,不同条件下合成的晶粒均呈纤维状,随着温度的升高,长度和粒径均有所增大.在120℃制备得到的纤维平均直径为30nm,且分布均匀;KHCO3和Al(OH)3之比对KAl(OH)2CO3的形貌有显著的影响,KHCO3用量越大,晶粒直径越细;随着介质碱性的增强,晶粒直径在pH为9.5时出现极小值,且粉体的均匀性最好.在特定的反应体系中,当反应时间达到2h后,合成反应基本达到平衡,进一步延长合成时间对粉体的形貌和颗粒尺寸没有明显的影响.     

Ln_2O_3(稀土氧化物)-ZrO_2系统相平衡的研究——Ⅰ.La_2O_3-ZrO_2二元系统的相平衡

用淬火法及熔融法做出了La_2O_3-ZrO_2系就1600℃以上的相图。在此系就内存在着La_2Zr_2O_7化合物,La_oZr_2O_7于2250℃一致熔融,它和La_2O_3形成具有极限溶解度的固溶体,共熔点的组成为82.54±2.5重量%La_2O_3,温度为1925±25℃。La_2Zr_2O_7和ZrO_2形成的固溶体属于包晶反应类型,在2325±25℃发生以下反应:ZrO_2固溶体+液相(?)CaF_2型立方固溶体。CaF_2型立方固溶体的稳定温度范围为17754±25℃至23254±25℃,存在区域约在30%La_2O_3左右。La_2Zr_2O_7固溶体和CaF_2型立方固溶体形成的共熔点粗成为42.5±2.5%La_2O_3,温度为2125±25℃。     

Ln_2O_3(稀土氧化物)-ZrO_2系统相平衡的研究Ⅲ、Y_2O_3-ZrO_2二元系统的相平衡

用熔融法及淬火法做出了Y_2O_3-ZrO_2系统在2000℃以上的相图。Y_2O_3和ZrO_2形成连续固溶体,液相线在90重量％Y_2O_3处有最低点,其温度为2350℃。固相线以下的相关系为:当Y_2O_3加入量达10％时,可得到在室温稳定的四方ZrO_2固溶体,至15％Y_2O_3时,四方固溶体连续转变为CaF_2型立方固溶体,后者至65％Y_2O_3时连续转变为Tl_2O_3型立方固溶体。在此系统内不存在Y_2Zr_2O_7化合物。     

Ln_2O_3(稀土氧化物)-ZrO_2系统相平衡的研究Ⅱ.Gd_2O_3-ZrO_2二元系统的相平衡

用淬火法及熔融法做出了Gd_2O_3-ZrO_2系统2000℃以上的相图。Gd_2O_3和ZrO_2形成具有极限溶解度的固溶体,最低共熔点的温度为2175±25℃,组成在91重量％Gd_2O_3左右。在固溶体连续的区域内有四方ZrO_2固溶体向CaF_2型立方固溶体,以及CaF_2型立方固溶体向Tl_2O_3型立方固溶体的连续转变。     

Ca杂质对Na-β″-Al_2O_3在钠硫电池中退化的影响

研究了钠硫电池中 β″-Al_2O_3固体电解质、钠电极和硫电极的 Ca 杂质对 β″-Al_2O_3电性能退化的影响。用电子探针分析检测了电池失效后,β″-Al_2O_3陶瓷管在两个电极之间表面的 Ca 杂质。Ca 杂质主要存在于β″-Al_2O_3的内表面,即在 β″-Al_2O_3/Na 电极界面。试验表明硫电极中的 Ca 杂质(<60 ppm)对钠硫电池电阻随工作循环周次的升高在早期没有影响。在钠硫电池工作过程中,结合 β″-Al_2O_3电解质中的 Ca 杂质最有害于 β″-Al_2O_3的电导及其强度的退化,讨论了电池在充放电过程中 Ca 杂质对 β″-Al_2O_3电阻增加及其损坏的影响机理。     

Na_(1+x)Zr(2-x)M_x(PO_4)_3系统的相组成和导电性能的关系

在Na_(1+x)Zr_(2-x)M_x(PO_4)_3(M=Y、Yb和In)系统中确定了形成R3c结构固溶体的极限组成。在M=Y、Yb和In时,x分别为0.8、0.9和≈1.8。固溶体的晶格常数随组成呈线性变化。根据测得的晶格常数值计算了固溶体的理论密度。 测定了三个系统固溶体350℃时的电阻率。在M=Y和Yb的系统内,固溶体的电阻率随x的增加而降低,至固溶体的极限组成电阻率最小,分别为151Ω·cm和101Ω·cm。其200～400℃间的活化能则分别为0.37eV和0.35eV;在M=In的系统内,固溶体的电阻率先随x的增加而降低,至x=1.2时具有最低值。在x>1.2的组成,电阻率随x的增加而增加。最低电阻率为135Ω·cm,在300～400℃间的活化能为0.27eV。 讨论了组成、结构和导电性能之间的关系。