多孔NiO/钇稳定氧化锆陶瓷的水系流延成型

采用水系流延工艺制备了阳极支撑型固体氧化物燃料电池的阳极材料NiO/钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)陶瓷.研究了分散剂聚丙烯酸(polyacrylic acid,PAA)和pH值对YSZ和NiO颗粒的zeta电位以及65% (质量分数,下同) NiO/35% YSZ浆料黏度的影响.结果表明:在pH=9.6和加入分散剂时,NiO和YSZ颗粒的zeta电位绝对值达到最大值;当PAA的含量为NiO/YSZ粉料的0.8%时,NiO/YSZ浆料黏度最小.浆料中添加石墨粉作为造孔剂能提高阳极材料的孔隙率.石墨粉在聚乙烯吡咯烷酮的作用下均匀分布在阳极烧结体中.石墨粉的含量对阳极烧结体中的开口孔隙率有重要的影响,在石墨粉的含量为25%,阳极烧结体的孔隙中的开口孔隙率占全部孔隙率的98%.     

添加Li_2O对YSZ电解质性能影响

8%（摩尔分数,下同）Y2O3稳定的ZrO2（8YSZ）是固体氧化物燃料电池（SOFC）中最常用的电解质材料,本文研究了在8YSZ基体中加入n%Li2O（n=0,0.25,0.50,1.00,1.50,1.70,2.00,2.50,3.00）后（记为n%Li2OYSZ）对其晶相结构、晶格常数、烧结性能、微观形貌、电导率及其作为SOFC电解质性能的影响。结果表明,Li2O中的Li＋可以固溶到YSZ的晶格内使其晶格常数减小;Li2O的加入量n〈1.70时,瓷体在烧结过程中不会发生相变。加入少量的Li2O（n=0.25,0.50）可以提高YSZ的致密度和电导率,0.25%Li2OYSZ和0.50%Li2OYSZ样品800℃的电导率分别高达0.030 2 S/cm和0.027 6 S/cm,分别是纯YSZ的1.35和1.24倍;当Li2O含量n≥1.00时,相同条件下烧结体致密度随Li2O加入量的增大而逐渐减小;当n≥1.70时,样品在烧结过程中虽然出现相变,但在高于1400℃可以烧结致密,并得到纯立方相YSZ。将1250℃烧结制得的0.25%Li2OYSZ和0.50%Li2OYSZ作为SOFC电解质的单电池,800℃时的开路电压高于1.0V,说明YSZ中没有出现电子电导,具有比纯YSZ为电解质的单电池更高的性能输出,表现出了良好的应用前景。     

BaTiO3瓷粉水基流延成型的研究

本文以BaTiO3瓷粉为原料，聚丙烯酸酯类水性粘合剂为载体，通过水基流延成型成功制备了20-25μm的电子陶瓷素坯膜；研究了水性粘合剂对浆料的流变性、流延素坯膜的力学性能及微观结构的影响。结果表明，水性粘合剂的用量为10％时，流延素坯膜的综合性能较好．BaTiO3在粘合剂中分散均匀。     

共沉淀法合成Y2O3稳定ZrO2超细粉的研究

采用化学共沉淀法,结合有机成或高分子溶液处理,制得了粒径为１０～２５ｎｍ的Ｙ２Ｏ３稳定ＺｒＯ２超细粉,制备工艺简单,工艺过程易控制,粉料分散性好,无团聚。     

聚乙烯醇缩丁醛溶液组分对Al2O3流延成型的影响

研究了Al2O3流延浆料中聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的溶解性、成膜性及其对氧化铝粉体的分散作用.实验结果表明,PVB溶解于二元混合溶剂乙醇/二甲苯,当乙醇含量为60%时,粘度最低,溶解性最佳;PVB用作分散剂,当用量为0.5%,剪切速率为50 s-1时,系统粘度从868 mPa·s降到17 mpa·s;PVB用作粘结剂,...     

固体氧化物燃料电池氧化钇稳定氧化锆电解质的等离子喷涂制备及性能

金属支撑型固体氧化物燃料电池极具应用前景,但缺少高性价比制备技术。采用高效率、低成本大气等离子喷涂（APS）在金属基体上制备了氧化钇稳定氧化锆（YSZ）电解质,研究加热基体条件下沉积粒子形貌与涂层结构间的联系,并评估电解质的力学性能和电池性能。结果表明：加热后的基体上,YSZ沉积粒子铺展充分,片层内存在微裂纹,导致结构中除未结合区域外还存在垂直裂纹,涂层孔隙率为7.16%,YSZ纳米压痕硬度和弹性模量分别为（13.0±1.0） GPa和（188.5±2.6） GPa。受电解质不致密的影响,APS沉积的YSZ单电池最高开路电压为0.97 V,致密度还需进一步提高,但电池输出性能可观,900℃峰功率密度为850 mW/cm²。随着设备迭代优化或结合后处理工艺,APS有望实现致密YSZ电解质的大规模低成本制备。     

添加剂对ZrO2材料高温电导率的影响

研究了（Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ）复合掺杂ＺｒＯ２材料中，添加剂含量对材料电导率σ，电导活化能Ｅ以及电导常数σ０的影响规律，发现Ｅ与σ０之间存在显著的线性关系。（Ｙ２Ｏ３，ＣａＯ）复合掺杂ＺｒＯ２材料系统存在了一个特征温度Ｔ０，当Ｔ〈Ｔ０时，电导活化能较高的材料电导率较低，而当Ｔ〉Ｔ０时，电导活化能较高的材料表现出较高的电导率。     

氧化锆PVA-水基流延成型工艺研究

以去离子水为溶剂,加入适量的分散剂三乙醇胺、粘结剂PVA、增塑剂聚乙二醇-400和邻苯二甲酸丁苄酯、消泡剂DF001,采用水基流延工艺成功制备了表面光滑、具有较好强度和韧性的氧化锆(TZ-5Y)薄膜.研究结果表明:聚乙二醇400和邻苯二甲酸丁苄酯配合使用可以获得较好的增塑效果;通过在15 kPa真空度下除泡20 min,同时以5 r/min搅拌,再静置2h的方法可以获得有效的除泡效果.     

影响陶瓷材料流延成型的关键因素

成型是制备功能陶瓷的关键环节,而流延成型技术是制备高性能超薄陶瓷的关键技术。本文对流延成型的流程进行详细介绍,比较了水基流延成型技术与有机流延成型技术的优缺点;在流延成型过程中,浆料制备、流延膜厚度以及流延膜的干燥等因素影响着流延成品的质量,概述了对这些因素作出的要求。     

添加Al2O2对ZrO2（Y2O3）粉末性能的影响

采用化学共沉淀法制备了ＺｒＯ２（Ｙ２Ｏ３）和ＺｒＯ２（Ｙ２Ｏ３）／Ａｌ２Ｏ３超细粉末，研究了添加Ａｌ２Ｏ３对粉末性能的影响。添加Ａｌ２Ｏ３提高了ｔ－ＺｒＯ２的结晶化温度，抑制了ＺｒＯ２－ｍ－ＺｒＯ２相变。Ａｌ２Ｏ３相变。Ａｌ２Ｏ３添加量超过２０ｗｔ％时，粉末烧结活性降低，烧结温度提高。     

PMMA含量对水系流延IT-SOFC性能的影响

通过向阳极添加单一分散性的球形造孔剂PMMA改善阳极的微观结构,研究不同含量的PMMA对阳极的孔隙率、显微结构、电性能的影响。文中分别制备了造孔剂(PMMA)含量分别为6wt.%、8wt.%、10wt.%和12wt.%四种阳极材料的单电池,通过测试阳极还原前的开口气孔率分别为17vol.%,22.4vol.%,30.6vol.%和42.1vol.%;单电池的最大功率密度分别为0.66W/cm2、0.78W/cm2、1.15W/cm2和1.01W/cm2;极化电阻分别为1.12Ω.cm2、1.03Ω.cm2、0.88Ω.cm2和1.02Ω.cm2。实验结果表明:以单一分散性的球形PMMA为SOFC阳极材料的造孔剂,其最佳添加量为10wt.%,所制备的单电池可以获得最佳的电化学性能,即以3%H2O+H2为燃料气,750℃下,单电池的开路电压(OCV)为1.01V,最大功率密度为1.15W/cm2,极化电阻为0.88Ω.cm2。     

碳化钛水基流延膜的制备研究

为了提高TiC粉体的分散性,首先对粉体表面进行处理,测定了粉体的zeta电位。根据粉体的表面性质,选用阳离子型聚合物作为分散剂,研究了pH值、分散剂含量等对zeta电位及浆料分散性的影响。采用PVA为粘结剂,甘油为塑性剂,流变测试发现,浆料为触变性流体,呈现明显的剪切变稀,适合于流延成型。最后,制备出了碳化钛流延膜,并用SEM对得到的流延膜进行了表征。     

中间相炭微球(MCMB)水基流延浆料流变性能的研究

以Tween80为分散剂,制备中间相炭微球（MCMB）水基流延浆料。实验结果表明,随着MCMB固含量的增加,其黏度也逐渐增大。当分散剂Tween80的质量分数为1．5％时, 电位绝对值可达300mV（pH=2）,MCMB浆料黏度为最低值16．4mPa·s,适当延长球磨时间有助于中间相炭微球颗粒在浆料中分散,当球磨时间8—12h,浆料pH值控制在4—6范围,MCMB固含量为60％时,中间相炭微球（MCMB）浆料黏度最小,流变分散性最好。     

堇青石陶瓷基片水基流延成型工艺与性能研究

利用水基流延法,选用聚丙烯酸(PAA)为分散剂,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,聚乙二醇(PEG)为增塑剂,正丁醇为除泡剂,成功制备出了表面光滑、结构均匀、柔韧性良好的堇青石流延生带.当发现分散剂PAA含量为0.9%(wt)、粘结剂用量为7%～10%(wt),增塑剂的加入量为粘结剂用量的60%～90%,pH值为10左右时可以制备出稳定性良好、流动性适宜的堇青石流延浆料.然后对流延生带进行差热分析(DTA)和热重分析(TGA),在此基础上确定了流延生带的排胶温度为600℃,以及堇青石流延生带的烧结温度为1440℃,并在该温度保温70分钟的烧结条件下,获得了强度和致密度都较高的流延基片,其中烧结较好的流延基片的相对密度达96.14%.     

水系流延氧化铝陶瓷基片的研究

采用水系流延成型法制备96氧化铝陶瓷基片.研究了四种不同类型的分散剂对96Al3O2浆料稳定性的影响.通过优化pH值和分散剂用量等因素,使浆料的稳定性达到最佳,获得固相含量高达83wt%的适合流延的96Al2O3水系浆料.以该浆料为原料,采用聚乙烯醇(PvA)、乳胶B-1070和PVA+B-1070复合粘接剂体系水系流延成型96Al2O3薄膜做比较.研究了不同粘结剂对流延工艺以及对流延坯片的影响.实验结果表明:不同种粘结剂加入后浆料的黏度和屈服值随PVA量的增加而增大,使得浆料的铺展性好;发现使用不同粘结剂对流延坯片的缩聚和干燥具有重要的影响.以复合粘结剂20wt%PVA+80wt%B-1070为粘结剂的流延素坯在1600℃保温2小时烧结能获得相对密度达97%以上(3.73g/cm3)的96Al2O3基片.     

水基流延法制备掺杂ZnO-TiO_2系微波介质陶瓷及性能研究

利用低温共烧陶瓷(简称LTCC)技术设计制造片式多层微波器件已成为当今的研究热点。ZnO-TiO2系微波介质陶瓷具有介电常数适中、介电损耗低、频率温度系数可调和低温烧结等特点,它是具有开发价值的LTCC微波介质材料。实验结果表明:在ZnO-TiO2系统中加入微量的添加剂MgCO3与ZrO2,构成双元复合取代掺杂系统Zn1-xMgxTi1-xZrxO3,当x值取0.07时,最佳介电性能为:εr为29.4,Qf为4285GHz,τf为-8ppm/℃,且该微波介质陶瓷适合于水基流延成型和低温烧结,为LTCC微波介质陶瓷产业化打下了良好的基础。     

水基料浆凝胶注模法制备氧化锆陶瓷刀具的研究

本文采用水基料浆凝胶注模法制备出了高质量的氧化锆陶瓷刀具。解决了高固相体积分数水基料浆的配制、注模、凝胶固化和脱模操作等一系列问题。研究结果表明,其尺寸精度和表面质量良好。证实了水基料浆凝胶注模法制备氧化锆陶瓷刀具是一种新的低成本制备技术,值得推广应用。     

水基流延法制备（Sr，Ca）TiO3陶瓷基板的研究

以聚丙烯酸(PAA)为分散剂、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,聚乙二醇(PEG)为增塑荆,采用水基流延法制备了(Sr,Ca)TiO3陶瓷基板.研究表明:浆料pH值为10,分散剂PAA用量为0.8wt%,粘结剂PVA用量为7wt%,塑化剂与粘结剂的用量比值(R)为0.6时,可制备出固含量为56 wt%、分散稳定、具有适当粘度、流动性好的浆料.该浆料经流延,在55℃下干燥30min后,可以得到表面光滑、无裂纹、柔韧性好的流延膜坯,在1320℃下烧结,可以得到致密的(Sr,Ca)TiO3陶瓷基板.     

流延成型法制备SiC多孔陶瓷工艺的研究

本实验通过采用流延成型工艺制备碳化硅多孔陶瓷过滤材料 ,经过比较分析总结出pH值对泥浆性能的影响 ,当浆料的pH值为 7-9时出现大量絮状物 ,导致流动性和悬浮性能都很差 ,当浆料的pH值小于 7时 ,浆料的流动性急剧下降 ,导致无法流延。合适的浆料pH值范围为 >11。流延成型后的试样经过干燥脱模后在 95 0～ 12 5 0℃温度下烧结 ,制得气孔率随着烧成温度的不同而变化的样品 ,其中在 10 5 0℃ ,样品最高气孔率为 5 2 %,通过SEM观察 ,10 5 0℃的制品的孔径平均在 6.5 μm左右 ,气孔分布均匀 ,气孔通道类型微直通道 ,而且成网状结构分布