Yb2O3掺杂8YSZ电解质材料的制备和性能研究

用共沉-胶化-低温干燥制备2Yb-8YSZ粉末,喷雾制粒获得球状颗粒.用激光粒度分析,X射线衍射仪(XRD),比表面测定仪(BET)和扫描电子显微镜(SEM)检测粉末和陶瓷体的性能,组织结构和相组成.结果表明,煅烧粉末的粒径为0.86μm,喷雾造粒的颗粒尺寸为17 μm,晶粒尺寸为100 nm,BET=26.66 m2/g.粉末和陶瓷体材料为面心立方结构.高于1 400 ℃烧结陶瓷体的烧结密度大于98%理论密度.陶瓷体电导率的测定结果表明,在1 400～1 600 ℃之间烧结,对材料的电导率影响不明显.2Yb-8YSZ具有高的离子电导率,操作温度大于600 ℃下的电导率达1×10-3 S/m.2Yb-8YSZ材料完全适用于作中温固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质.     

α-Al2O3/YSZ复合陶瓷涂层的抗高温氧化性能

采用在溶胶-凝胶复合陶瓷粉体悬浮液中电泳沉积以及热压滤和微波烧结技术,在1Cr13不锈钢基体上制备出了α-Al2O3/YSZ(YSZ为5 wt%Y2O3部分稳定的ZrO2)复合陶瓷涂层,并对其抗高温氧化性能进行了研究.结果表明,该涂层结构致密无微裂纹,呈现纳米α-Al2O3包覆YSZ颗粒的复合结构.900℃循环氧化实验结果表明,该复合陶瓷涂层具有优异的抗高温氧化和抗剥落性能.这种特性可归因于α-Al2O3包覆YSZ颗粒结构对氧扩散的阻碍作用以及对涂层强度和断裂韧性的增强作用.     

溶胶-凝胶复合料浆热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层

在Fe-18Cr-8Ni不锈钢表面涂覆由纳米α-Al2O3颗粒、微米ZrO2-8wt%Y2O3(YSZ)颗粒和Al(OH)3-Y(OH)3溶胶-凝胶(sol-gel)组成的复合料浆层,采用热压滤法制备Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层.为了匹配陶瓷涂层和金属基体间的热膨胀系数,采用sol-gel法在两者之间施加一层ZrO2-8wt%Y2O3过渡层.SEM分析结果表明,获得的陶瓷涂层厚度大于30μm,无裂纹.XRD分析结果表明,该陶瓷涂层主要由t-Zr0.92Y0.08O1.96和α-Al2O3以及少量t-ZrO2和γ-Al2O3相组成.900℃高温氧化实验结果表明,Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层能够有效提高Fe-18Cr-8Ni基体的抗高温氧化和抗剥落性能.     

以超重力熔铸新技术快速制备Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷

研究一种大块致密Al2O3/YAG/YSZ三元共晶陶瓷的快速制备新技术,以Al/Fe2O3/Y2O3/ZrO2为反应剂,通过诱发各组元间的燃烧合成反应,首先获得陶瓷(Al2O3/YAG/YSZ)和金属(Fe)的混合熔体;随后利用两种熔体的密度差异,在超重力场中实现陶瓷熔体和金属熔体的彻底分离和凝固.在超重力场作用下,先凝固的陶瓷相局部沉陷到金属熔体中,并受到金属熔体对之施加的接近2 MPa的瞬态等静压力,因此得以实现完全致密化.微观结构分析表明,所获得的三元共晶陶瓷的相组成和晶粒形貌沿超重力方向呈现明显的梯度渐变特征.     

Gd2 O3 -Yb2 O3 -Y2 O3 -ZrO2 热障涂层材料的热物理性能

目的通过多元稀土氧化物掺杂改性YSZ,提高传统热障涂层的性能。方法使用化学共沉淀法制备不同掺杂量的Gd2O3-Yb2O3-Y2O3-Zr O2(GYYZO)材料,并分别使用冷等静压-烧结和等离子喷涂工艺制备块材和涂层。通过测试块材的热导率和热膨胀系数,分析评价材料的热物理性能。对高温退火处理后的涂层进行X射线衍射分析,评价不同成分涂层的高温相稳定性。结果氧化锆基材料的热导率和热膨胀系数随总掺杂量升高而降低。氧化锆中稀土氧化物总掺杂量为5.5%~9.84%(摩尔分数)时,在1000℃下的热导率为1.25~1.56 W/(m·K),相对8YSZ材料下降了22%~37.5%;在200~1300℃的热膨胀系数为(10~11.1)×10-6/K,与传统8YSZ材料相当。在1400℃长时间退火处理后,低掺杂量GYYZO涂层中的单斜相含量明显低于8YSZ涂层。结论多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆材料具有良好的高温相稳定性、低热导率和适当的热膨胀系数,可以作为高性能热障涂层的备选材料。     

喷雾干燥法制备的Yb2O3(Al2O3)-8YSZ超细粉的性能

研究了用喷雾干燥法处理Yb2O3掺杂的氧化锆超细粉的性能。采用LS800型激光衍射粒度分析仪、JB-1型氮吸附比表面仪、Rigaku-DmaxⅡ型X射线衍射仪（XRD）和JSM-6700F型扫描电镜（SEM）分析了喷雾干燥法制备的Ybn（Al2O3）-8YSZ超细粉的粒度分布和比表面积，研究了粉末微观形貌特征。结果表明，制备的是球形颗粒、分散性好．晶粒尺寸均匀的超微细2％Yb2O3（Al2O3）-8YSZ（摩尔分数）粉末。     

等离子喷涂纳米Al2O3-13TiO2陶瓷涂层研究

以常规和纳米团聚体Al2O3-13TiO2(ω/%,下同)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在TiAl合金表面制备常规和纳米结构陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪分析粉末和涂层形貌、微观结构及相组成,同时对纳米结构涂层的微观组织形成机制进行了讨论.结果表明:常规复合陶瓷涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征;纳米结构复合陶瓷涂层由部分熔化区以及与常规等离子喷涂类似的片层状完全熔化区组成.根据组织结构的不同,部分熔化区又分为亚微米A12O3粒子镶嵌在TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过一定长大但仍保持在纳米尺度的残留纳米粒子的固相烧结区,不同的部分熔化组织源于复合陶瓷粉末中A12O3与TiO2之间的熔点差异.由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,不管是常规还是纳米涂层都以亚稳相γ-A12O3为主.     

固体氧化物电化学装置用高温SiO_2-Al_2O_3-BaO-MgO和SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-CaO-Na_2O玻璃陶瓷密封剂（英文）

制备了在燃料电池中作为密封剂使用的操作温度可达700~900°C的SiO_2-Al_2O_3-BaO-MgO和SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-CaO-Na_2O系玻璃陶瓷。采用同步热分析和高温膨胀测量技术,对所研究的玻璃陶瓷的热性能和其与燃料电池用材料(YSZ电解质,合金连接器Crofer22APU,15Х25Т)的匹配性能进行研究。采用原子发射光谱对玻璃陶瓷的元素成分进行分析。结果表明,45%SiO_2-15%Al_2O_3-25%BaO-15%MgO陶瓷的线膨胀系数为10.0×10-6°C-1,60%SiO_2-10%Al_2O_3-10%ZrO_2-5%CaO-15%Na_2O的为9.5×10-6°C-1。采用扫描电镜对YSZ/玻璃陶瓷/Crofer22APU的界面结构进行分析。SiO_2-Al_2O_3-BaO-MgO玻璃中的硅酸盐相发生了晶化,采用拉曼光谱和X射线衍射对晶化产物进行了分析。与非晶玻璃相比,所研究的玻璃陶瓷作为电化学或氧传感器中的密封剂使用时具有更佳的性能指标。而SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-CaO-Na_2O低温非晶陶瓷可以作为燃料电池中的密封剂使用。     

超重力下合成Al2O3/YSZ复合陶瓷的组织与性能

通过在铝热剂中引入ZrO2(4Y)粉末,进行超重力下燃烧合成,制备出Al2O3/YSZ系列成分自生复合陶瓷板材,并对陶瓷结构转变与力学性能进行了研究.共晶成分自生复合陶瓷基体主要是以亚微米ZrO2纤维镶嵌于Al2O3上的共晶团构成,亚共晶成分自生复合陶瓷因发生离异共晶生长,其基体为ZrO2相分布于其边界上的Al2O3晶构成,过共晶成分自生复合陶瓷基体则为ZrO2正方相细小球晶构成.共晶成分的自生复合陶瓷因共晶团基体上高残余压应力与小尺寸共晶团边界,其硬度达至最高值16.7 GPa;而过共晶成分的自生复合陶瓷因ZrO2正方相球晶相变增韧及相变诱发微裂纹增韧,其断裂韧度达至最大值14.6 MPa·m(1)/(2).     

等离子喷涂纳米团聚体粉末的熔化特性研究

纳米陶瓷粉末(CYZ:ZrO2-4.5wt%Y2O3-25wt?O2和YSZ:ZrO2-8wt%Y2O3)经过团聚后,采用等离子喷涂(APS)方法在GH30高温合金表面制备热障涂层(TBC).用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、场发射显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)对团聚体粉末在等离子焰流中的熔化情况、制备的涂层组织结构进行了分析研究.结果表明:团聚后的球形粉末经过等离子弧后对于较大的团聚体颗粒只是表层约1μm被熔化,颗粒内部仍保持原始粉末的纳米结构;制备的涂层主要由熔化结晶部分和未熔化的纳米粒子构成,熔化结晶部分晶粒尺寸为60～80nm,大于原始粉末尺寸;CYZ涂层组成相为稳定的t相和c相,涂层中分布有大量的微裂纹和闭合的孔隙;两种涂层的孔隙率分别为6.2%和7.6%.     

La2O3-Gd2O3-Mo secondary emission material

A new kind of materials La2O3-Gd2O3-Mo has been produced by powder metallurgy method.The composition and microstructure of the material were studied by XRD and SEM.It shows that no chemical reaction takes place among La2O3,Gd2O3,Mo and the rare earth oxides exist along molybdenum grain boundaries and in the pores.The emission property measurement results of this material show that adding rare earth oxide into molybdenum can improve the secondary emission coefficient of the emitter,and the emission property depends on the activation temperature.After La2O3-Gd2O3-Mo was activated at 1360℃,the maximum secondary emission coefficient can be high to 2.62,which has exceeded that for practical uses(2.0).     

采用交流阻抗谱研究Gd2O3-Yb2O3共掺杂二氧化锆基热障涂层的高温氧化行为（英文）

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备3Gd2O3-3Yb2O3-4Y2O3(摩尔分数,%)共掺杂的二氧化锆(GY-YSZ)基热障涂层(TBCs)。采用交流阻抗谱(IS)并结合扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱和X射线衍射分析仪(XRD),研究GY-YSZ涂层在1050°C的高温氧化行为。交流阻抗谱中不同的电学信号分别反映GY-YSZ晶粒和晶界的信息,采用电路拟合的方法对其进行分析。在氧化过程中GY-YSZ的导电机制发生变化,原因是稳定剂在氧化过程中发生扩散导致了O2-空位和晶格畸变的产生。研究发现,应该选择合适的测试温度评价GY-YSZ晶粒或晶界的氧化行为,其各自的氧化信息与交流阻抗谱中阻抗值的变化相对应。测试氧化过程中晶粒和晶界阻抗值变化的温度分别为200°C和300°C。     

Bi2O3与Sb2O3掺杂对ZnO力学性能的影响

设计、制备了三个系列(不同Bi2O3与Sb2O3掺杂浓度)的ZnO基复合材料.力学性能测试的结果表明,Bi含量(2%,原子分数)保持不变,随Sb含量(在合适的剂量范围内)的增大,由于基质ZnO晶粒减小,陶瓷致密度增大,所得材料的模量、抗弯强度以及断裂韧性均增大;Sb含量(3%,原子分数)保持不变,随Bi含量的增大,由于基质ZnO晶粒增大、陶瓷致密度减小,所得材料的模量、抗弯强度以及断裂韧性均减小.在设计组成范围内材料的最佳力学性能约为:弹性模量114 GPa,弯曲模量115GPa,抗弯强度 120 MPa,断裂韧性1.87 MPa·m1/2.     

碳酸盐沉淀法制备Y2O3纳米粉及透明陶瓷

以Y(NO3)3和NH4HCO3为原料,采用正向滴定法,得到了化学组成为Y2(CO3)3.2H2O的先驱沉淀物。结果发现:时效可使沉淀物的颗粒尺寸和形状发生明显变化,时效48 h后,先驱沉淀物形状由球形变为针状;先驱物经水洗乙醇清洗丙酮清洗可提高Y2O3粉体的活性;针状先驱物在1 100℃下煅烧4 h能得到团聚轻的Y2O3粉体,粉体平均粒径约为80 nm;所得粉体在1 700℃真空烧结4 h后,获得了透明Y2O3陶瓷。     

Crystallization and properties of some CaO-Al2O3-SiO2 system glass-ceramics with Y2O3 addition

The crystallization behavior and mechanical properties of CaO-Al2O3-SiO2 （CAS） system glass-ceramics with addition of Y2O3 were investigated. The optimal sintering temperatures of all heat-treated glasses were altered and the crystallization was accelerated with Y2O3 addition, and only wollastonite as a main crystalline phase was precipitated. The volume fraction of crystalline phase and density were increased with Y2O3 addition. The results suggest that the CAS glass-ceramics would get the lowest sintering temperature and optimal microstructure with the addition of Y2O3 by 3.25 %. The bending strength has a maximum due to the oriented and interlocked wollastonite crystal, which causes crack divert or blunts to limit the further development of the flaw size and increases the surface energy of fracture.     

两种不同涂层的Ti纤维增强TiAl基复合材料

研究了涂覆单一涂层Ｙ２Ｏ３或Ａｌ２Ｏ３的Ｔｉ纤维增强γＴｉＡｌ基复合材料的界面和性能。动用物理气相沉只法在Ｔｉ比例有面涂覆Ｙ２Ｏ３或Ａｌ２Ｏ３涂层后，然后用类似箔叠法制得了Ｔｉ－Ｙ２Ｏ３／γＴｉＡｌ和Ｔｉ－Ａｌ２Ｏ３／γ－ＴｉＡｌ复合材料，复合材料的弯曲强度从４４９ＭＰａ提高到５６２ＭＰａ（Ｔｉ－Ｙ２Ｏ３／γ－ＴｉＡｌ）或５７３ＭＰａ（Ｔｉ－Ａｌ２Ｏ３／γＴｉＡｌ）而且高于纯Ｔｉ纤维增强了ＴｉＡｌ     

Al2O3形成合金过渡态氧化行为

综述了亚稳相Al2O3生长和向稳态转变的规律，以及温度、氧化时间、合金元素、表面状态等的影响作用.重点介绍了合金元素特别是活性元素对相转变的影响机制、相转变与膜形成脊状形貌的关系，以及相转变对后续氧化行为的影响等.      

Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的研究

采用粉末冶金方法制备了新型银-稀土氧化物触头材料Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3。利用扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS），对Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3触头材料的显微组织进行了分析，并对其进行了通断能力、温升及侵蚀量的实验。新型材料Ag／SnO2-La2O3-Bi2O3通过了通断能力实验，与Ag／CdO相比平均温升相近，但侵蚀量仅约为Ag／CdO的2／3。由实验结果可知，此材料具有较好的物理、机械、电气性能及较低的成本，具有很好的应用前景和经济效益，有望成为一种可替代Ag／CdO的无毒新型触头材料。     

Al2O3纤维对Al2O3基陶瓷型芯材料性能的影响

采用常压烧结制备Al2O3基陶瓷型芯材料，通过XRD，SEM分析表征了材料的成分和内部结构。测量了Al2O3基陶瓷型芯气孔率、抗蠕变性能、80℃饱和NaOH溶液中侵蚀性能，并讨论了材料性能随Al2O3纤维含量变化的原因。     

Al2O3对电沉积Ni-Co／AlO3复合镀层性能的影响

应用直流复合电沉积技术制备Ni—Co／Al2O3复合镀层，并研究了Al2O3对电沉积Ni—Co／Al2O3复合镀层性能的影响。结果表明：在本试验范围内，镀层的硬度和耐磨性随着Al2O3含量的增加而提高。