BaZrO3/NaOH复相质子导体的制备与性能

Y掺杂的BaZrO3高温质子导体具有良好的化学稳定性,但较低的电导率影响了其在燃料电池领域的应用.本研究以NaOH为复相添加剂,ZnO为烧结助剂,中温烧结制备了BaZrO3/NaOH复相质子导体,采用直流四电极法测试了其在湿氢气中的电导率,扫描电镜观察了材料的显微结构,详细研究了ZnO和NaOH对材料微观结构和导电性能的影响.结果表明添加3 mol%ZnO可以在1350℃成功制备出BaZrO3/NaOH复相质子导体,相对于单相的Y掺杂BaZrO3陶瓷,BaZrO3/NaOH复相质子导体显示出更高的质子导电性能.     

Yb掺杂锆酸钡/硫酸盐复相质子导体的研究

研究了提高锆酸钡基质子导体电导率的方法.首先以BaCO_3、ZrO_2、Yb_2O_3为原料,采用固相法合成了BaZr_0.85Yb_0.15O_(3-δ).然后分别添加Li_2SO_4、Na_2SO_4、K_2SO_4等有质子导电性的盐类,使其分布在晶界上.采用直流四电极法测定了添加不同硫酸盐后BaZr_0.85Yb_0.15O_(3-δ)陶瓷的电导率.测试结果表明,这种方法大幅度提高了BaZr_0.85Yb_0.15O_(3-δ)陶瓷的电导率.     

新型LaAlO3基混合导体的制备和导电性能

以高温固相反应法制备了混合导电性陶瓷La0.8Sr0.2A10.97Zn0.03O3-δ(LSAZ),并使用XRD、SEM和交流复阻抗技术对样品的物相、微观形貌、电导性能进行了表征.粉末XRD结果表明,LSAZ陶瓷为单一的六方钙钛矿型结构.采用氧浓差电池测定了LSAZ在700～900 ℃范围内的离子迁移数,研究了其氧离子导电特性.结果表明,LSAZ在空气气氛中是一个氧离子和电子空穴的混合导体,氧离子迁移数在0.6左右,并随温度的升高而逐渐增大.在850℃时,LSAZ的总电导率达到1.0×10-2 S/cm,氧离子电导率为6.4×10-3 S/cm,氧离子电导活化能为0.96 eV.     

共沉淀法制备Y2O3掺杂的BaZrO3粉体

采用共沉淀法成功制备了BaZr1-xYxO3-δ粉体。用红外光谱和X射线衍射分析等手段对前驱体沉淀和最终粉体进行了研究。结果表明，在pH=9、盐溶液的金属离子浓度为0．5mol／L，加入0．4％PEG400（质量分数，下同）和0．2％PEG4000作复合表面活性剂的工艺条件下，可以得到组分均匀、分散性好的前驱体沉淀。沉淀产物经1250℃煅烧10h后，得到了晶型单一的立方相钙钛矿型粉体。通过测定粉体的晶格常数和真密度进行分析研究表明，Y^3＋的引入形成缺位型固溶体BaZr1-xYxO3-δ，Y^3＋在BaZrO3基体中的固溶限度为（15-20）mol％。BaZr0.9Y0.1O2.95试样800℃时的电导率为1．71×10^-4S／cm。     

高温质子导体BaZr0.45Ce0.45Gd0.1O3-δ的制备及性能

利用高温固相反应法制备高温质子导体BaZr0.45Ce0.45Gd0.1O3-δ.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和交流阻抗谱法对不同烧结温度试样的相组成、微观形貌和导电性能进行表征,并测试试样在沸水和CO2气氛中的化学稳定性.结果表明1 600 ℃烧结的试样为纯相且致密;此温度下制备的试样具有最高的电导率,800 ℃时其电导率达到0.82×10-2 S/cm,电导活化能为0.74 eV;样品对CO2表现出良好的化学稳定性,而在沸水中其稳定性稍差.     

SrCeO_3基高温质子导体及Al液定氢探头

以自制成分为ＳｒＣｅ_（０．９５）Ｙｂ_（０．０５）Ｏ_（３－α）的致密陶瓷管为固体电解质，以Ｃａ／ＣａＨ２混合物为参比物组装氢探头。探头插入Ａｌ液构成氢浓差电化学电池：Ｍｏ，Ｃａ／ＣａＨ_２｜Ｈ￣＋ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ｜［Ｈ］ｍｏｌｔｅｎＡｌ’Ｍｏ对高氢含量Ａｌ液进行测定，电动势稳定时间长达１．８ｋｓ，准确反映了氢过饱和度．用六氯乙烷脱氢处理时电动势也有迅速正确的响应。使用后的固体电解质经Ｘ射线衍射未测出相变化。热重分析表明让ＳｒＣｅＯ３基陶瓷中Ｓｒ过量可减轻其中４价Ｃｅ离子被还原程度。     

可加工Si3N4／BN复相陶瓷的制备及性能研究

采用化学溶液法混料，然后用氢还原氮化法制备出具有包覆结构的Si3N4／BN纳米复合粉体，复合粉热压后获得较高强度，同时又具有良好加工性能的复相陶瓷。扫描电镜(SEM)，X射线衍射(XRD)分析表明：复相陶瓷中氮化硼以六方晶(h-BN)均匀分布于以α-Si3N4为基体相的晶界与晶内，并抑制α-Si3N4的晶粒长大使基体晶粒细化。良好加工性能的获得是由于h-BN易沿其层间解理以及h-BN与α-Si3N4两相由于热膨胀失配产生的弱界面易在剪切方向剥层所致。     

SrCeO_3基高温质子导体及Al液定氢探头SCIEI

以自制成分为ＳｒＣｅ_（０．９５）Ｙｂ_（０．０５）Ｏ_（３－α）的致密陶瓷管为固体电解质，以Ｃａ／ＣａＨ２混合物为参比物组装氢探头。探头插入Ａｌ液构成氢浓差电化学电池：Ｍｏ，Ｃａ／ＣａＨ_２｜Ｈ￣＋ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ｜［Ｈ］ｍｏｌｔｅｎＡｌ’Ｍｏ对高氢含量Ａｌ液进行测定，电动势稳定时间长达１．８ｋｓ，准确反映了氢过饱和度．用六氯乙烷脱氢处理时电动势也有迅速正确的响应。使用后的固体电解质经Ｘ射线衍射未测出相变化。热重分析表明让ＳｒＣｅＯ３基陶瓷中Ｓｒ过量可减轻其中４价Ｃｅ离子被还原程度。     

烧结助剂对固体氧化物电池的质子导体电解质烧结性能和电导率影响的研究进展

质子导体氧化物在600 °C下具有较高的质子导电性,在应用于开发低成本、耐用的中低温固体氧化物电池方面具有显著的优势。目前,BaZr1-xYxO3-δ (BZY),BaCe0.7-xZrxY0.2O3-δ (BCZY)和BaCe0.7-xZrxY0.1Yb0.1O3-δ (BCZYYb)等基于Ba、Ce、Zr、Y和Yb的ABO3型钙钛矿结构的质子导体电解质材料具有最优异的电化学性能。但是这些材料的烧结性能,电导性能和稳定性难以兼得,从而严重限制了它们的应用。为了在较低的烧结温度下获得具有高导电率和长期稳定的致密的电解质,最常用的方法是在质子导体氧化物中添加烧结助剂。而最近报道的研究论文中,烧结助剂对质子导体导电性的影响存在较大的差异。所以本综述全面讨论了近年来烧结助剂改性的质子导电氧化物的研究进展,并详细总结了不同烧结助剂对质子导电氧化物相对密度、晶粒生长、烧结行为、体电导率和晶界电导率的影响,进而提出一些潜在的研究思路。     

Al2O3/Mo复合材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备氧化铝颗粒增强的钼基复合材料.测定了钼基体的显微硬度;用SEM,TEM及XRD分别对混合粉体与坯体进行了微观分析;用销盘式摩擦磨损试验机测定了复合材料的滑动磨损性能.结果表明:在复合粉体及其材料中,Al2O3作为分散相具有细化晶粒的作用,随氧化铝体积分数增加,钼基体显微硬度增加,复合材料摩擦系数缓慢降低,磨损量先增加后减少,一定程度上改善了材料的磨损性能.     

Sr和Mg掺杂的LaAlO3的合成及其离子导电性能

采用固相反应法合成了具有菱方钙钛矿结构的La0.9Sr0.1Al0.9Mg0.1O3-y(LSAM9191),并使用直流四极法对其电导率与温度(600~1 000℃)和氧分压(10-1~105Pa)的关系进行了测量。通过掺杂,样品的离子电导率得到了显著提高,在900℃时LSAM9191的氧离子电导率为8.6×10-3S/cm,离子电导活化能为1.04 eV。从电导率随温度和氧分压的变化关系分析可知,LSAM9191在低氧分压(<10-4Pa)下是一个纯氧离子导体,而在高氧分压(>10-4Pa)下则是一个混合离子导体。随着温度的升高,其氧离子迁移数和离子导电区域都轻微增大。LSAM9191在高温和低氧分压环境下是一个性能优良的氧离子导电材料。     

BaZrO3耐火材料与TiM(M=Fe,Ni)熔体的界面反应

以TiO2作为助熔剂,采用等静压成型技术配合固相烧结技术制备了BaZrO3坩埚,并用制备的BaZrO3坩埚采用真空感应熔炼技术进行了TiM(M=Fe,Ni)熔炼试验.通过对熔炼后的合金铸锭与坩埚的界面区域进行的宏观分析、SEM微观形貌观察、EDS分析,发现熔体对坩埚不造成侵蚀,坩埚材料也不污染熔体,熔体与坩埚内壁之间无明显反应层存在.这将给BaZrO3耐火材料用作坩埚材料的TiFe和TiNi合金的真空感应熔炼工艺提供理论支持.     

Electrical properties of La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 cathode material

The electrical properties of La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 （LSCF, y=0-1.0） cathode materials were measured by DC four probes, X-ray photo-electron spectrum （XPS） was also introduced to determine the chemical state of Co, F.e ions in LSCF. It is found that the electrical conductivity of each sample has a maximum value with increasing temperature. XPS analysis shows that Co ion has three different chemical states, corresponding to two with Fe ion. The analyses indicates that the small-polaron hopping mechanism dominates the electron conduction at low temperature, while at high temperature, the three factors such as the thermally activated disproportionation of Co^3＋ ions into Co^2＋ and Co^4＋ pairs, the ionic compensation of oxygen vacancies formed at high temperatures, and Fe^4＋ ions charge compensation preferential to Co^4＋, all contribute to electrical conduction.     

高性能Al/PVDF复合材料制备及介电性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,选用普通的铝粉为填充组分,采用一种简单的溶液共混的方法制备了两相复合厚膜材料,运用TEM、SEM 手段对复合物的微观形貌进行了表征,并研究了不同添加量的铝粉对复合材料的介电性能(介电常数、介电损耗和电导率)的影响.结果表明:铝粉的加入不仅提高了材料的介电常数,而且还具有很低的介电损耗,材料并未出现明显的渗流效应.     

合金元素及中间退火对Cu-Cr系形变原位复合材料组织和性能的影响

采用冷拔结合中间退火工艺制备出Cu-13%Cr-0.24%Zr、Cu-15%Cr-0.24%Zr和Cu-15%Cr形变原位复合线材。研究了Cr含量、Zr元素、中间退火温度及次数对线材极限抗拉强度及导电性能的影响。结果表明:Zr元素可显著提高材料的强度,且对其导电性能影响不大;提高Cr元素含量,对材料的强度有一定贡献,但效果不明显。增加中间退火次数和提高中间退火温度都会使材料的极限抗拉强度降低,导电率升高。本实验中,通过两次500oC中间退火工艺制备的Cu-15%Cr-0.24%Zr线材获得较为优异的综合性能,抗拉强度达到1056MPa,导电率达到73%IACS。     

Ti3AlC2／Cu复合材料的制备及其性能研究

采用粉末冶金的方法在1000℃和30MPa的热压条件下，烧结制备了以Ti3AlC2为增强相的Ti3AlC2／Cu复合材料，研究了增强相含量（10％～40％）对复合材料的显微结构、抗弯强度、硬度和电阻率的影响。结果表明：Ti3AlC2能够有效增强铜，当Ti3AlC2含量为30％时，增强效果最佳，复合材料的抗弯强度达1033MPa，最大形变为2．5％，增强相含量继续增加时，复合材料的强度反而降低；随着增强相含量的增加，复合材料渐趋脆性断裂，同时复合材料的电阻率基本呈线性升高。     

CNTs/SiC/Cu复合材料制备及性能

以碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SiC)粉体、锌(Zn)粉和CuSO_4·5H_2O为主要原料,用化学镀的方法制备CNTs /Cu复合粉体,再采用非均相沉淀法制备CNTs/SiC/Cu复合粉体.在750 ℃、100 MPa的制度下进行真空热压烧结后制得CNTs/SiC/Cu复合材料,其中Cu的含量(体积分数,下同)为70%,CNTs的含量(体积分数, 下同)分别为0,3%,5%,8%,12%.利用XRD、SEM分析样品的物相组成和显微结构;利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯曲法测试了复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度.结果表明,随着碳纳米管含量的增加,CNTs/SiC/Cu复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度等性能发生相应变化,其中,抗弯强度呈现逐渐升高趋势.与未添加碳纳米管的30SiC/70Cu复合材料相比,添加12%CNTs的12CNTs/18SiC/70Cu 样品,抗弯强度提高了21.45 MPa.