固体氧化物电解电池阴极材料Sr_2Fe_(1-x)Mn_xMoO_(6-δ)纳米粉体的制备

采用溶胶–凝胶柠檬酸燃烧法合成出应用于固体氧化物电解电池阴极的双钙钛矿型复合氧化物Sr2Fe1–xMnxMoO6–δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.8)系列粉体材料。制备出的粉体经研磨后在不同的温度和空气或4%(体积分数,下同)H2/Ar混合气氛下煅烧。利用综合热分析、X射线衍射,、扫描电子显微镜以及比表面积分析对不同条件下锻烧的粉体进行表征,研究了煅烧温度、制粉方法等对钙钛矿结构形成以及粉体形貌的影响。分析结果表明:钙钛矿结构的形成和Mn的含量、助燃剂含量、煅烧气氛、煅烧温度以及溶胶的pH值均有关系。在4%H2/Ar混合气体气氛下,加入0.5mol助燃剂NH4NO3(助燃剂与金属离子总数摩尔比为25:12)的Sr2Fe0.8Mn0.2MoO6–δ在900℃下煅烧2h后形成了单一的钙钛矿结构。     

烧结温度对Al2O3-Y-Ce-TZP陶瓷低温时效的影响

研究了Al2O3-Y-Ce-TZP陶瓷材料的烧结特性,分析了不同烧结温度对Al2O3-Y-Ce-TZP陶瓷材料的烧结特性、相结构、显微结构的影响.通过对不同温度下烧结的Al2O3-Y-Ce-TZP陶瓷材料的时效实验研究,发现在1 450℃下烧结的样品拥有较好的力学性能,并能较好的抑制时效,烧结温度过高(高于1 500℃)将导致晶粒异常长大,促使氧化锆四方相向单斜相的马氏体相变加快,从而导致材料性能降低.     

重结晶碳化硅凝胶注模成型及其性能研究

研究了重结晶碳化硅高温材料的凝胶注模成型，着重讨论了SiC粉体的分散性，悬浮体的流变性、沉降行为以及烧结机理。结果表明，选用适量的分散剂TMAH调整浆料pH=11.9附近可制备出固相体积分数高达70％的SiC浓悬浮体，沉降实验表明，该浓悬浮体中粗细SiC颗粒间能达到均一稳定的分散，服粒子不会明显地沉降，凝胶注膜成型所得坯体在2450℃和氩气氛下烧结可获得重结晶碳化硅高温材料，其体积密度为2．52g.cm^-3，对应的抗弯强度为55．4MPa。     

保温时间对GPS氮化硅陶瓷晶界相及力学性能的影响

研究了保温时间对气压烧结(GPS)氮化硅陶瓷晶界相及力学性能的影响.研究发现,由于晶界相中的氧含量随保温时间的延长先增加然后明显降低,导致烧结体中晶界相的总量和致密化程度随保温时间的增加有一最大值.在本文所研究的保温时间范围内,烧结体的室温强度随保温时间的增加而升高.     

PVA对凝胶注模成型的悬浮体和坯体性能的影响

研究了采用新体系的陶瓷悬浮体的分散性、流变行为、固化特性以及坯体的抗弯强度.     

UO2核芯制备工艺中U的回收再利用研究

介绍了清华大学核能与新能源技术研究院制备高温气冷堆燃料元件UO₂核芯的溶胶凝胶工艺各种废料的产生情况。针对各种废料的特性,分别进行处理,实现回收再利用。对工艺中产生的含U废液先进行沉淀处理,经1次煅烧后溶解性差,必须将沉淀进行煅烧 还原 煅烧工序后才能实现再利用。对最终烧结球中的不合格品直接进行煅烧处理,将UO₂转化为U₃O₈,即可再利用。各种废料回收后均可作为原料生产UO₂核芯,综合回收率为99.98%。     

Si3N4-SiO2-BN复相陶瓷材料的凝胶注模成型及其性能研究

利用凝胶注模成型法制备在Si3N4和SiO2二元体系的基础上引入BN形成三元体系的陶瓷材料,研究BN的加入量对浆料流变性能的影响,并且选用BN加入量为8%(质量分数,下同)的浆料(在具有优良的流变性能前提下)进行凝胶注模成型,并对含8%BN的浆料制成的生坯和烧结后的复相陶瓷进行性能表征。另外,实验对凝胶注模成型法中的脱模工艺进行了研究,发现按照特定的脱模顺序可保证坯体不会因收缩出现裂缝现象。     

Co-Nb缺陷对Sr_2Co_xNb_(2-x)O_(6-δ)导电性能影响的第一性原理研究

选择Sr_2Co_(x )Nb_(2-x )O_(6-δ)(SCNO)作为电极材料进行了研究。SCNO中Co和Nb具有相近的半径,且共价态差异很小,因此存在本征阳离子无序缺陷。利用第一性原理以及密度泛函理论对SCNO以及存在Co_(Nb)-Nb _(Co)反占位缺陷的SCNO进行了计算。计算结果表明,GGA-PBE函数在修正情况下能够很好的符合实际实验数据。利用该函数计算对比实验数据,可发现O空位对其导电率起到了至关重要的作用。Co与Nb在其正常位置时,Co为+2,+3,+4价(大部分为+3价,+4价极少),Nb为+4,+5价,位于反占位缺陷位置时,Co为+2价,而Nb为+4价。计算结果显示氧空位形成能量大小排序为:Co~(3+)-O-Nb~(5+)Co~(2+)-O-Co~(3+)Nb~(4+)-O-Nb~(5+)。并且Co~(2+)-O-Co~(3+)与Nb~(4+)-O-Nb~(5+)之间电子位移越多,电子斥力会越弱,而空位稳定性越强。因此可得阳离子无序程度越高,电导率也越高。     

LSGM-(Li/Na)2CO3复合电解质的制备及导电性能研究

本文用La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)与Li₂CO₃/Na₂CO₃(48/52 at.%)混合盐复合制备了新型的复合电解质材料,并对其制备工艺以及导电特性进行了研究。文中采用以PMMA作为造孔剂制备多孔LSGM陶瓷基体,再与熔融碳酸盐浸润的方式制备致密的LSGM-(Li/Na)₂CO₃复合电解质。分别采用排水法与压汞法对多孔LSGM基体的孔隙率进行测量。利用XRD对LSGM-(Li/Na)₂CO₃复合电解质的物相进行分析。利用SEM对LSGM基体及复合电解质的断面形貌进行分析。采用交流阻抗法对复合电解质的电导率进行测试,结果显示其电导率随PMMA加入量的增加而增大,当PMMA加入量为40 wt.%时,电导率在600 ℃达到0.09 S/cm。电导率的阿累尼乌斯曲线在480 ℃附近有一个明显的转折点,主要由于碳酸盐融化后电解质的导电机制发生变化而引起。     

制备HTGR凝胶球的外凝胶工艺工程化问题研究

中核北方核燃料元件有限公司(CNNC)建造的高温气冷堆(HTGR)核燃料元件生产线在采用外凝胶(EGU)工艺制备UO_2核芯时,存在煮胶液沉淀、分散-胶凝过程中胶液流量无法实现精准控制和凝胶球裂口等问题。为解决这些工程化问题,对凝胶球制备工艺和设备进行了优化和改造,并试生产了10批次的UO_2核芯进行验证。结果表明,改进后的生产线可连续稳定的实现工业化生产,UO_2核芯产品合格率超80%。