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.     

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。     

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.     

Cu/Ti3SiC2新型受电弓滑板材料的研究

选用具有高导电、高导热性的新型陶瓷Ti3SiC2作为弥散强化相，通过与Cu的混合，采用热压和无压烧结后制备成Cu／Ti3SiC2复合材料。该材料是一种具有优良性能的新型受电弓滑板材料。实验中分析了掺杂含量、保温时间及烧结制度等因素对复合材料基本性能的影响。     

质子-电子混合导体SrCe_(0.95)Tm_(0.05)O_(3-δ)的电性能研究

采用高温固相法制备了质子-电子混合导体SrCe_0.95Tm_0.05O_(3-δ)材料.使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对1600 ℃烧结10 h后的混合导体晶型、微观形貌进行了研究.应用交流阻抗谱法测试了空气、氢气、氩气3种不同气氛中混合导体的电导率.结果表明:所制备的混合导体为单相致密斜方晶钙钛结构,气氛对晶粒电导率影响不大,而对晶界和总电导率有明显影响.800 ℃空气、氢气和氩气气氛中总电导率分别为4.65×10~(-3),3.41×10~(-3),1.87×10~(-3) S·cm~(-1).     

制备铜铝梯度功能材料的烧结工艺研究

烧结工艺是影响铜铝梯度功能材料电导率的较为重要的因素。运用粉末叠层的方法制备了Cu-Al梯度功能材料试样，在氮气密封罐中分别进行520、535、550、565及580℃烧结3h；并在温度不变的条件下烧结不同的时间。研究发现对铜铝梯度功能材料导电性能影响较大的是烧结温度；在550℃烧结3h时，电导率最高；铜铝梯度功能材料电导率随烧结时间的延长而升高，但较为有效的烧结时间为3h。     

Zn掺杂对YCrO3基连接材料低温烧结和电导性能的影响

YCrO3基固体氧化物燃料电池(SOFC)连接材料与LaCrO3基连接材料相比具有更高的化学稳定性,但却难以在空气中致密化烧结.利用溶胶-凝胶工艺在Y0.8Se0.2CrO3-δ的B位掺杂10 mol％的Zn制备Y0.8Sr0.2Cr0.9Zn01O3-δ高活性粉体,在1400℃空气中烧结获得了96.6％的高致密度,并且仍然保持单一正交钙钛矿相结构,远高于同条件下Y0.8 Sr0.2 CrO3-δ的76.4％的烧结致密度.Y08Sr02Cr09Zn01O3-δ烧结样品遵从小极子导电机理,850℃空气中的电导率达到3.7 S·cm-1;热膨胀系数为9.4×10-6K-1,与YSZ相接近,表明Y08Sr02Cr0.9Zn01O3-δ是一种稳定易烧结的适合YSZ基SOFC的新型陶瓷连接材料.     

复合掺杂对YSZ电解质材料烧结性与电性能的影响

采用高温固溶法制备Sc2O3（Dy2O3）和Yb2O3复合掺杂YSZ电解质材料，研究了复合掺杂对YSZ烧结性和电性能的影响。结果表明：随着Sc2O3含量的增加，试样烧结密度降低（1600℃烧结密度由5．82g／cm^3降至5．24g／cm^3），而Dy2O3却能提高烧结密度（1600℃烧结密度由5．63g／cm^3增至5．86g／cm^3）：当掺杂总量x，％）为8～8．6时，材料电导率得到大幅度提高（1000℃时，0．18S／cm）；1nσ-1000／T呈现较好的线性关系，说明电导率σ与温度T之间关系符合Arrhenius公式；XRD分析表明复合掺杂YSZ电解质材料晶格常数有所增大，对提高电导率起积极作用；复合添加剂促进了晶粒生长，尤其是含Dy试样晶粒尺寸较大。     

Yb2O3或Y2O3掺杂Cu-(NiFe2O4-10NiO)惰性阳极的导电性和耐蚀性

在氧分压约为100 Pa的氮气氛下烧结制备了掺杂Y2O3、Yb2O3的10Cu-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷,并对其进行导电性能测试和10h(Na3A1F6-Al2O3体系中)铝电解实验.采用XRD、SEM和EDS分析稀土氧化物以及其与陶瓷基体反应产物的分布,考查电解实验后材料表层显微结构变化尤其是金属相的流失情况,评价稀土氧化物的添加对金属陶瓷电解初期腐蚀行为的影响.结果表明:掺杂稀土氧化物均使NiO相呈连通迹象,掺杂Yb2O3金属陶瓷晶粒较未掺杂的粗大,其与陶瓷相反应生成物成点线状分布于NiFe2O4相晶界,Y2O3与陶瓷相反应生成物则分布于NiO与NiFe2O4相间;所制备材料具有半导体特征,随着稀土氧化物的掺杂,材料导电性呈下降趋势;掺杂稀土氧化物尤其是Yb2O3有利于提高材料的耐蚀性能.     

NaCl/Na_2CO_3对BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)/ZnO质子导体陶瓷的烧结性能和电导率的影响

拟通过添加烧结助剂(ZnO)和钠盐(NaCl/Na_2CO_3)来改善BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)质子导体陶瓷的烧结性能和电导率。采用机械球磨混合结合高温常压烧结工艺制备BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)-ZnO-NaCl/Na_2CO_3质子导体陶瓷,利用XRD、SEM、EDS和EIS等手段对烧结陶瓷的物相、微观形貌、化学组成和电学性能进行测试表征。结果表明:当烧结工艺为1450℃烧结保温6 h且ZnO添加量达到2%(摩尔分数)时,BZY-2%ZnO陶瓷的致密度和线收缩率分别为95.25%和16.76%,其晶粒尺寸大小约0.8～1μm。当烧结工艺为1400℃烧结保温4 h且Na Cl和Na_2CO_3添加量分别为5%时,BZY-2%ZnO-5%NaCl和BZY-2%ZnO-5%Na_2CO_3陶瓷的致密度分别为96.71%和97.47%,线收缩率分别为17.89%和19.78%。在湿润空气中,当测试温度为700℃时,BZY-2%ZnO-10%Na_2CO_3和BZY-2%ZnO-10%NaCl陶瓷的电导率分别为3.124×10~(-3)S/cm和2.505×10~(-3)S/cm,而未添加Na Cl和Na_2CO_3的BZY-2%ZnO陶瓷的电导率仅为1.292×10~(-3) S/cm。添加NaCl和Na_2CO_3可以提高BZY-2%ZnO陶瓷的烧结性能和电导率。     

负载纳米CeO2的多孔银的制备、表征及SERS研究

采用NaOH溶液腐蚀Ag/CeO2/ZnO前驱体,制备出含有纳米CeO2微粒的多孔银复合材料。随着ZnO组元被溶解,CeO2微粒均匀分散到纳米多孔银的内表面。形貌表征表明,通过调节前驱体中ZnO的含量可细化纳米多孔AgCeO2复合材料的微观结构,当ZnO加入摩尔分数为70%时,CeO2微粒尺寸为6 nm。表面拉曼增强效应(SERS)测试表明,CeO2纳米微粒的形成和分散显著增强了多孔银的SERS性能;该复合材料在可见光条件下能够降解罗丹明(R6G)并有较好的自清洁性。     

微波烧结工艺对Ti-Mg复合材料组织和性能的影响

为了确定制备Ti-Mg复合材料的最佳微波烧结工艺,采用微波烧结制备了Ti-15Mg复合材料。采用扫描电镜、差热分析、X射线衍射、光学显微镜、压缩试验以及耐腐蚀性测试等系统性地研究了烧结温度、保温时间对复合材料微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,烧结温度为540~600 ℃,随着烧结温度的升高,复合材料的致密化程度提高,孔隙率降低,抗压强度增强,耐腐蚀性增强;烧结温度为600 ℃时,镁均匀地分布在钛基体中,复合材料的性能最佳,满足作为医用材料的性能要求;烧结温度继续升高则会导致复合材料中镁的大量挥发,孔隙率增加,复合材料的强度下降。微波烧结制备Ti-15Mg复合材料具有快速、稳定烧结的特点,因此保温时间对复合材料性能的影响不明显。     

Study on rare earth/alkaline earth oxide-doped CeO2 solid electrolyte

Five types of rare earth/alkaline earth oxide-doped CeO2 superfine-powders were synthesized by a low-temperature combustion technique. The relevant solid electrolyte materials were also sintered by pressureless sintering at different temperatures. The results of X-ray diffraction and transmission electron microscopy showed that the grain size of the powders was approximately 20-30 nm, and rare earth/alkaline earth oxides were completely dissolved into ceria-based solid solution with fluorite structure. The electrical conductivities of the SmzO3-CeO2 system were measured by the ac impedance technique in air at temperatures ranging from 513-900℃. The results indicated that the ionic conductivities of Srno.2oCe0.8Ol.875 solid electrolyte increase with increasing sintering temperature, and the relationship between the conductivities and measuring temperature obeys the An＇henius equation. Then the SmzO3-CeO2 material was further doped with other rare earth/alkaline earth oxide, and the conductivities improve with the effective index.     

热压烧结Fe3Si-Cu在NaOH溶液中的腐蚀行为

以原子比为3∶1的Fe粉和Si粉球磨20 h后与一定量的Cu粉混合,在(1000±30)℃,20 MPa的压力下热压烧结制备了致密的Fe3Si-Cu复合材料。通过浸泡腐蚀和电化学腐蚀两种方法研究加入不同质量分数Cu(5%,10%)的Fe3Si-Cu复合材料在0.6、0.7和0.8 mol/l的NaOH溶液中的腐蚀行为。结果表明,两种材料在不同摩尔浓度的NaOH溶液中的腐蚀是一种均匀的全面腐蚀。复合材料中的Fe3Si和Cu两相在NaOH溶液中组成一腐蚀电池,其中Fe3Si为阳极发生腐蚀,Cu作为阴极得到保护;Fe3 Si-5%Cu复合材料在NaOH溶液中的自腐蚀电位随NaOH浓度的增加而增加,自腐蚀电流在0.7 mol/l的NaOH溶液中最低;Fe3 Si-10%Cu在三种浓度的NaOH溶液中的自腐蚀电位相差较小,自腐蚀电流在浓度为0.6 mol/l的NaOH溶液中最小,在0.7mol/l的NaOH溶液中最大。     

Influence of microstructure on the thermophysical properties of sintered SiC ceramics

The specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity of porous SiC ceramics sintered using two kinds of SiC powders (fine and coarse) have been investigated for sintering temperatures in the range 1700–2000 °C. Sintered SiC has a porous structure with approximately 30–40 vol.% porosity. Thermal diffusivity was measured by the laser flash method. The thermal diffusivities and thermal conductivities of sintered SiC ceramics increased with increasing sintering temperature. The specific heat decreased slightly with increasing sintering temperature. The thermal diffusivities and thermal conductivities of SiC sintered from coarse powder were higher than those of SiC sintered from fine powder. The thermal conductivity of samples increased markedly with increasing grain size.     

Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3基锂离子导电材料的制备与表征

采用以聚乙烯醇为聚合剂的湿化学法合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)锂离子导电材料,以Li4P2O7(LP)为助烧剂制备LATP-xLP(x=0,0.01,0.03,0.05,摩尔分数)锂离子导电固体电解质材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术分别对材料的相组成、微观组织和离子导电性进行表征。通过分析材料晶体结构和交流阻抗特性,对材料的导电机理进行研究。结果表明:LATP粉体和LATP-xLP陶瓷具有菱方晶系结构,空间群为R3-c,该晶体结构具有三维离子导电通道;添加LP助烧剂使陶瓷的烧结温度降低了150℃、电导率得到了提高。交流、直流导电特性测量得出LATP-0.03LP的离子导电性占总导电性的99.5%。     

催化剂对B4C-SiC-Si复合材料组织与性能的影响

采用间苯二酚甲醛水基凝胶体系,通过凝胶注模成形法制备B4C/C坯体,结合反应渗Si烧结工艺制备B4C-SiC-Si复合材料。重点考察Na2CO3、NaOH、KOH、Na2SiO3和NaHCO3 5种不同碱性催化剂对B4C-SiC-Si复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:催化剂主要影响复合材料的组织均匀性及游离Si的尺寸。分别添加5种不同催化剂时复合材料均由BxC、B12(B,C,Si)3、SiC和Si组成。以NaOH、KOH或NaHCO3为催化剂时,复合材料中游离Si的分布较均匀、尺寸较小;以NaOH作为催化剂时,B4C-SiC-Si复合材料的综合力学性能最佳,其硬度、抗折强度和断裂韧性分别达到16.9 GPa、296 MPa和4.15 MPa·m1/2。     

Preparation and sintering properties of zirconia-mullite-corundum composites using fly ash and zircon

Zirconia-mullite-corundum composites were successfully prepared from fly ash,zircon and alumina powder by a reaction sintering process.The phase and microstructure evolutions of the composite synthesized at desired temperatures of 1 400,1 500 and 1 600°C for 4 h were characterized by X-ray diffractometry and scanning electronic microscopy,respectively.The influences of sintering temperature on shrinkage ratio,apparent porosity and bulk density of the synthesized composite were investigated.The formation process of the composites was discussed in detail.The results show that the zirconia-mullite-corundum composites with good sintering properties can be prepared at 1 600°C for 4 h.Zirconia particles can be homogeneously distributed in mullite matrix,and the zirconia particles are around 5μm.The formation process of zirconia-mullite-corundum composites consists of decomposition of zircon and mullitization process.     

放电等离子烧结法制备Cu/金刚石复合材料的性能与显微组织

由于具备较高的热导率,铜/金刚石复合材料已成为应用于电子封装领域的新一代热管理材料。采用放电等离子烧结工艺（SPS）成功制备含不同金刚石体积分数的Cu/金刚石复合材料,研究复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率（TC）随金刚石体积分数（50%、60%和70%）和烧结温度的变化规律。结果表明：随着金刚石体积分数的降低,复合材料的相对密度、微观结构均匀性和热导率均升高;随着烧结温度的提高,复合材料的相对密度和热导率不断提高。复合材料的热导率受到金刚石体积分数、微观结构均匀性和复合材料相对密度的综合影响。     

MoS2含量对Cu-MoS2复合材料烧结过程的影响

采用粉末冶金法在保护气氛下制备Cu-MoS2复合材料,用X射线衍射(XRD)和光电子能谱分析(XPS)技术对烧结前、后的试样进行物相和成分分析。研究二硫化钼的含量对复合材料烧结过程和性能的影响。通过热力学分析对烧结过程中的反应进行了讨论。结果表明,在烧结过程中MoS2并未与H2反应,而只与基体铜发生两步反应,分别生成复杂的铜钼硫化合物、Cu的硫化物和单质Mo。且随着MoS2含量的增加,烧结产物有规律地发生变化,复合材料的抗弯强度大幅度减小,电阻率明显升高。热力学分析与XRD和XPS测试结果相吻合。