Dy掺杂对Sm_2Ce_2O_7热物理性能的影响

以Dy_2O_3、Sm_2O_3和CeO_2为原材料,采用固相反应法制备了(Sm_(1-x)Dy_x)_2Ce_2O_7固溶体。采用XRD技术分析了其相结构,用扫描电子显微镜观察了其显微组织,用激光脉冲法和推杆膨胀法测试了其热扩散系数和热膨胀系数。结果表明,成功制备了具有单一萤石结构的(Sm_(1-x)Dy_x)_2Ce_2O_7固溶体,该系列固溶体显微组织致密,晶界清晰。其热导率和热膨胀系数均随着Dy~(3+)掺杂量的增加而降低,但均满足热障涂层的要求。该系列固溶体有潜力用作新型热障涂层表面陶瓷层材料。     

Mg掺杂对Gd_2Ce_2O_7热导率的影响

以Gd_2O_3、MgO和Ce(NO_3).6H_2O为原料,采用溶胶凝胶法制备了(Gd_(1-x)Mg_x)_2Ce_2O_(7-x/2)固溶体。用X射线衍射法分析了固溶体的相组成,用扫描电镜观察了其致密块体样品的显微组织,用激光脉冲法测试了固溶体的热扩散系数。结果表明,成功制备了纯净的具有萤石结构的(Gd_(1-x)Mg_x)_2Ce_2O_(7-x/2)固溶体,其致密块体结构致密,晶界清晰,较多的氧空位使(Gd_(0.95)Mg_(0.05))_2Ce_2O_(6.95)具有最低的热导率,(Gd_(1-x)Mg_x)_2Ce_2O_(7-x/2)固溶体有潜力用作热障涂层表面陶瓷层材料。     

Sm_(2-x)Y_xZr_2O_7陶瓷材料结构及热物理性能研究

采用固相合成法制备了Sm_(2-x)Y_xZr_2O_7陶瓷材料,分别对材料的物相组成、显微结构、热导率及热膨胀性能进行表征。结果表明,Sm_(2-x)Y_xZr_2O_7陶瓷材料(x≤0.8)的晶体结构为立方烧绿石结构,晶粒尺寸为1~3μm,室温~1 200℃范围内,陶瓷材料的热膨胀系数11.0×10~(-6)K~(-1),随着x值的增大,热扩散系数逐渐降低,热导率低至1.50 W/(m·K),显示出良好的热物理性能。     

(Sm_(1-x)La_x)_2Ce_2O_7(0<x<1)固溶体的热物理性能

以La_2O_3、Sm_2O_3和CeO_2为原料,采用高温固相反应法制备了(Sm_(1-x)La_x)_2Ce_2O_7(0x1)系列固溶体。并对其相结构、显微组织、元素组成、热物理性能进行了研究。X射线衍射分析表明,所合成的(Sm_(1-x)La_x)_2Ce_2O_7(0x1)系列固溶体具有典型的单一缺陷萤石型结构。扫描电镜分析表明,其显微组织十分致密,相对致密度92%,且各元素摩尔比与其化学式比较接近。其热导率随着La_2O_3掺杂量的增加而降低,并明显低于Y_2O_3部分稳定ZrO_2的热导率。其在1 000℃时的热膨胀系数处于11.83×10~(-6)/K至12.86×10~(-6)/K之间,明显高于YSZ的9×10~(-6)/K。该系列固溶体良好的热物理性能,表明其有潜力用作新型热障涂层表面陶瓷层材料。     

掺杂Y_2O_3,Sm_2O_3对氧化铝瓷介电性能的影响

研究了Y2O3、Sm2O3对氧化铝瓷烧结性能、介电性能和显微组织的影响。研究结果表明,Y2O3、Sm2O3在氧化铝瓷的烧结过程中可以显著降低氧化铝瓷的烧成温度,抑制晶粒生长,使晶粒尺寸变小,提高了陶瓷的致密性,降低了试样的结构损耗。掺稀土氧化物的氧化铝瓷在1600℃保温2h烧结后,相对密度达98.8%以上,介质损耗达到4.2×10-3。     

Sm_2O_3掺杂CeO_2纳米材料的电子顺磁共振研究

利用溶胶-凝胶法制备Sm2O3掺杂CeO2的电解质材料。通过粉末X射线衍射谱对所制备的电解质材料进行平均晶粒尺寸和晶格常数分析,并利用电子顺磁共振仪进行测试,分析样品的电子顺磁共振特性。结果表明:所制备的粉末样品晶粒尺寸较小、具有立方萤石型结构,而且Sm2O3掺杂CeO2的固体电解质材料有缺陷结构,随焙烧温度越高,缺陷结构越多;其次不同比例的Sm3+掺入CeO2后,材料中缺陷结构也有很明显的变化。     

Sm_2O_3掺杂CeO_2纳米晶的制备及其生长动力学

本研究以Ce(NO3)3.6H2O和Sm2O3为主要原料,采用共沉淀-喷雾干燥法制备出Sm2O3掺杂CeO2(SDC)的纳米粉末。通过对制得粉体进行DSC-TG、XRD、SEM等表征,研究了SDC纳米晶在煅烧过程中的晶体生长动力学。结果表明:400℃以下,煅烧时间对SDC晶粒尺寸的影响很小,随着温度的升高,其影响逐渐增大,800℃时,煅烧时间对晶粒尺寸的影响很大;但随着煅烧温度的提高,其影响又逐渐减小,在1000℃时,晶粒粒径随着煅烧时间的延长,不再发生变化。根据晶体生长动力学方程,SDC的晶体生长机制在不同温度条件下存在一定差异,在低温下(300-400℃),界面反应占主导;中温下(500℃左右),纳米效应、界面反应与扩散传质的共同作用;高温下(600-800℃),体现为扩散传质。     

稀土氧化物掺杂对YSZ热障涂层热物理性能影响的研究进展

随着航空发动机和燃气轮机(简称“两机”)服役温度的升高,目前,在两机热端部件表面防护方面应用最为广泛的热障涂层(Thermal barrier coatings, TBCs)存在陶瓷层材料氧化钇稳定氧化锆(Yttria-stabilized zirconia, YSZ)在高温下会发生相转变、热膨胀系数与金属基底不匹配以及烧结导致涂层的热导率升高等问题,严重影响TBCs的服役寿命。新一代TBCs陶瓷面层材料分为以下几类：(1)稀土氧化物稳定YSZ;(2)钙钛矿结构陶瓷材料;(3)稀土六铝酸盐或稀土钽酸盐;(4)烧绿石或萤石结构稀土锆酸盐。其中,稀土氧化物掺杂可有效降低YSZ热障涂层的热导率,提高其热膨胀系数、高温相稳定性及耐烧结性能,被认为是提高YSZ热障涂层高温稳定性的有效方法。基于此,本文重点阐述了单元或多元稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层材料的研究进展,讨论了稀土氧化物掺杂对YSZ陶瓷面层高温相稳定性、热导率和热膨胀系数的影响机理。基于耦合作用机理为未来稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层的研发提供一定的借鉴。     

掺杂Bi_2Ti_2O_7对Y_2O_3-2TiO_2系微波介质陶瓷材料性能的影响

目前国内外对εr范围在40～80左右的中介电常数微波介质陶瓷体系的研究还很缺乏。为适应现代微波通讯技术发展需求,本实验研究开发了新型中介电常数Y2O3-2TiO2系微波介质陶瓷,并在此基础上添加Bi2Ti2O7陶瓷粉料进行复相掺杂。利用网络分析仪,阻抗分析仪,XRD,SEM等方法,本文重点研究了不同Bi2Ti2O7掺杂量对Y2O3-2TiO2系微波介质陶瓷材料烧结性能和介电性能的影响。通过分析发现适量掺杂能够有效降低材料的烧结温度,并使材料致密化。同时由于Bi3+置换主晶相中的Y3+形成了固溶体,材料主晶相为烧绿石结构并未改变。当添加质量分数为8wt%时获得介电性能较好的陶瓷材料,烧结温度从未掺杂的1460℃降低到1320℃。在1M下:εr≈62.14,tanδ≈1.22×10-3,微波频率(4.55GHz)下εr≈62.85,Q.f=4122.8GHz,τf=-7ppm/℃。     

低温水热合成制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质粉体

采用水热合成方法制备了Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质材料,水热合成的温度范围为120~180℃。使用X射线衍射、扫描电镜及交流阻抗谱技术,分别表征了电解质粉体及电解质粉体的烧结样品。研究发现,电解质粉体的晶粒尺寸在13 nm左右,在140℃合成的Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)粉体具有更好的烧结性能和更高的离子电导率。     

Sb_2O_3掺杂对YBa_2Cu_3O_（7－δ）超导性质的影响

研究了Ｓｂ２Ｏ３掺杂的多晶ＹＢａ２Ｃｕ２Ｏ７－δ超导体的超导转变温度和输运临界电流密度Ｊｃ（Ｂ）在磁场中的行为。测量了超导性能对该掺杂浓度的依赖关系。适当浓度的掺杂可使Ｊｃ至少提高一个数量级。对掺杂样品进行了扫描电镜微结构观测和Ｘ射线结构分析。     

Sc_2O_3掺杂对Y_2O_3-Gd_2O_3-HfO_2难熔稀土氧化物直热式阴极热发射性能的影响

Y_2O_3-Gd_2O_3-HfO_2难熔稀土氧化物直热式阴极具有制备工艺简单,热发射电流密度大,次级电子发射系数大,寿命长等优点,在大功率连续波磁控管中具有很好的应用潜力。为进一步提高Y_2O_3-Gd_2O_3-HfO_2阴极的热发射性能,本文对该阴极的发射物质进行了不同比例Sc_2O_3的掺杂,结果表明,Sc_2O_3的掺杂能有效提高Y_2O_3-Gd_2O_3-HfO_2阴极的热发射电流密度,其中,掺杂10%(质量比)Sc_2O_3的Y_2O_3-Gd_2O_3-HfO_2阴极热发射电流密度在1500℃下达到5.3 A/cm~2,比未掺杂时提升了35.5%。由于在阴极激活过程中Sc_2O_3与Y_2O_3形成了固溶体,合成氧化物中Sc得到电子并释放出游离Sc,增强了涂层的导电性,所以,Sc_2O_3掺杂Y_2O_3-Gd_2O_3-HfO_2难熔稀土氧化物直热式阴极热发射性能具有显著提高。     

Gd_2O_3掺杂量对Ce_(1-x)Gd_xO_(2-δ)电解质导电性能的影响

在500～700℃时,Gd_2O_3掺杂CeO_2具有较高的离子电导率,从而被广泛应用于中温固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)中。但在SOFC运行时,在电池的阳极侧Ce~(4+)会被还原成Ce~(3+),产生电子泄露现象,从而造成SOFC电池性能的衰减。采用溶胶-凝胶法成功制备Ce_(1-x)Gd_xO_(2-δ)(x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,摩尔分数)固体电解质,研究不同Gd~(3+)掺杂量对GDC电解质总电导率和电子电导率的影响,同时对总电导率、电子电导率与温度、氧分压之间的关系进行分析。结果表明:测试温度为750℃、Gd~(3+)掺杂量为0.20时,GDC电解质的总电导率最大,达到8.59×10~(-2) S·cm~(-1);电子电导率随着Gd~(3+)掺杂量的增大而降低,当Gd~(3+)掺杂量为0.10、测试温度为750℃时,GDC电解质的电子电导率最大,为6.47×10~(-4) S·cm~(-1)。Gd_2O_3掺杂量为0.20的GDC电解质具有最高的总电导率和较小的电子电导率,从而突显出最高的离子电导率。     

稀土Gd掺杂对SnO2电催化电极性能影响的研究

采用浸渍法、溶胶-凝胶法,以SnCl4·5H2O、Sb2O3、Gd(NO3)3为前驱体,制备了稀土Gd掺杂SnO2涂层电极及SnO2电极.以苯酚为目标有机物,研究了不同稀土掺杂量、不同制备方法所获得电极的电化学降解特性,确定了较适宜的稀土掺杂量和制备方法.在本实验条件,稀土掺杂量(原子质量比)为SnSbGd=10061条件下制备的电催化电极性能最好,溶胶-凝胶法制备的电极其电催化性能及稳定性能均优于浸渍法制备的电极.对所制备的稀土Gd掺杂电极及空白电极进行了TOC测试、UV扫描分析及SEM、XRD、XPS等表征,分析并讨论了稀土掺杂对SnO2电极性能的影响机理.结果表明,稀土Gd的掺杂有利于SnO2电极电催化性能的提高,而且不同稀土掺杂量对SnO2电极性能影响并不相同.     

La_2O_3掺杂对ZnNb_2O_6陶瓷微观缺陷和介电常数的影响

通过测量不同La2O3含量的ZnLa2xNb2(1-x)O(6-2x)微波介质陶瓷的介电常数、符合正电子湮没辐射多普勒展宽谱和寿命谱,研究不同La2O3含量对该陶瓷介电常数和微观缺陷的影响。结果表明,x0.20时,随着La2O3含量增加,样品正电子平均寿命τm和缺陷浓度减小,致密度、商谱谱峰和介电常数εr升高。x=0.20时,样品正电子平均寿命τm和缺陷浓度最小,致密度、商谱谱峰和介电常数εr最高。x≥0.30时,样品正电子平均寿命τm和缺陷浓度升高,致密度、商谱谱峰和介电常数εr降低。     

银离子掺杂TiO2薄膜的物理性能研究

不同剂量的银离子被注入到采用反应磁控溅射(RMS)制备出的TiO2薄膜中.实验发现,薄膜的成分以二氧化钛和单质银为主,薄膜中可以看到银的纳米晶颗粒.注入的银离子在薄膜中呈近高斯分布,分布峰随注入剂量的增加而向表层移动.银离子注入后原本致密平整的TiO2薄膜表面出现了沟壑和晶粒粗化现象,且均方根粗糙度随注入剂量的增加而增加.不同的注入剂量对薄膜的表面能没有明显的影响.     

沉淀剂对La_2Zr_2O_7制备过程的影响

分别采用氨水和草酸铵作沉淀剂,通过化学共沉淀法制备了单相La2Zr2O7粉末。利用DSC-TGA和XRD等方法对LZ前驱体的煅烧分解过程、产物物相进行了分析和表征。结果表明:氢氧化物前驱体在400~750°C分解得到无定型的复合氧化物,800℃保温2.5h即完成相转变形成单相组分的La2Zr2O7;而草酸盐前驱体在400~650°C草酸盐发生分解得到无定型氧化镧、氧化锆的混合物;700°C以后,La(OH)3的分解、无定型氧化物晶化得到六方结构氧化镧与单斜相氧化锆、Zr4+扩散到La2O3晶界生成La2Zr2O7等三个反应同时进行。获得单相组分La2Zr2O7的煅烧条件至少要1450℃,保温2.5h。草酸盐前驱体中镧和锆两种成分局部的分布不均匀是造成其处理温度比氨水法要高的直接原因。     

绢云母对聚氨酯/Sm_2O_3复合涂层自然老化性能的影响

目前有关绢云母对近红外吸收涂层自然老化性能的影响鲜见研究报道。采用绢云母改性聚氨酯(PU)/Sm_2O_3复合涂层,从涂层微结构、近红外吸收性能和力学性能角度系统研究了改性前后涂层经4个月自然老化后性能的变化规律。结果表明:改性前后涂层的微结构对自然老化均具有良好的稳定性,随自然老化时间的延长并未出现开裂、起泡、粉化等现象。改性后涂层在同等自然老化条件下对1.06μm近红外光的反射率要明显低于未改性涂层。改性前后涂层的硬度对自然老化具有良好的稳定性;未改性涂层的附着力、耐冲击强度及柔韧性受自然老化影响明显,但经绢云母改性后可得到明显加强,经自然老化4个月后仍然可达到1级、500 N·cm及3 mm。     

掺杂 Al_2O_3对 Ba_2Ti_9O_(20)相形成的影响

本文研究了在BaO-TiO_2-SnO_2固相反应系统中掺杂 Al_2O_3对 Ba_2Ti_9O_(20)相形成的影响。实验结果表明,即使掺杂少量的 Al_2O_3,在反应过程中 Ba_2Ti_9O_(20)相也变得更容易形成。微观结构分析结果表明,Ba_2Ti_9O_(20)晶体结晶时,由于具有层状结构特征,往往会出现结构层间应力;这种应力会严重制约Ba_2Ti_9O_(20)晶体的形核和长大。掺杂少量 Al_2O_3后,能形成与 Ba_2Ti_9O_(20)晶体共生的 BaAl_2Ti_6O_(16)晶体;这种共生机制抑制了应力的发展。Al_2O_3改善了 Ba_2Ti_9O_(20)结晶的动力学条件,促进了 Ba_2Ti_9O_(20)相的形成。     

多元稀土氧化物掺杂二氧化锆基陶瓷材料的热物理性能

稀土氧化物(RE)掺杂氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)是提高传统YSZ热障涂层隔热性能和高温稳定性的有效途径之一。在1500 ℃高温固相反应烧结24 h制得Gd₂O₃和Yb₂O₃多元稀土氧化物掺杂的YSZ(含3.5%Y₂O₃(摩尔分数))(GY-YSZ)陶瓷材料。采用XRD研究了GY-YSZ 陶瓷材料的晶体结构和物相组成; 采用激光脉冲法研究了Gd₂O₃和Yb₂O₃掺杂对GY-YSZ 陶瓷材料的热物理性能的影响规律。研究发现, 掺杂2.0%~3.0%Gd₂O₃和Yb₂O₃(摩尔分数)后GY-YSZ的热导率为0.90~1.15 W·(m·K)-1, 比YSZ降低30%以上, 显示了良好的隔热性能。稀土氧化物掺杂对YSZ陶瓷材料热物理性能的影响机制为: 掺杂Gd₂O₃和Yb₂O₃导致YSZ中单斜相(M)、 四方相(T)和立方相(C)含量发生变化, 同时YSZ晶格发生畸变。