新型蜂窝陶瓷的研制（I）

通过半工业实验对工业炉窑高温废气余热回收用蓄热体——蜂窝陶瓷的结构、原料组成、原料配比、成型工艺、干燥工艺进行了系统研究，给出一套能够满足蜂窝陶瓷生产要求的工业制度，其中包括配料制度、混练和陈腐制度、挤出成形工艺和干燥工艺．     

中温固体电解质(La0.95Sr0.05)0.2Ce0.8O2-δ的制备及电化学性能

利用溶胶凝胶-氏温燃烧法合成了(La0.95 Sr0.05)0.2 Ce0.8 O2-δ的粉体.采用XRD对其结构进行表征,结果表明,空气气氛下800℃煅烧5h制得的(La0.95Sr0.05)0.2Ce0.8O2-δ粉体为单一的立方萤石结构.不同烧结温度制备的电解质的SEM表明,在1 450℃即可制得致密的电解质.采用两端子交流阻抗谱法在400 ～800℃空气气氛中测量了电解质的电性能,电解质在600℃的电导率为0.019 S/cm.阳极支撑的单电池在中温范围具有较高的功率密度,650℃时达1.039 W/cm2.     

Mn对炭材料中碳网络化结构形成的影响

以天然鳞片状石墨和Mn粉为原料 ,以酚醛树脂为结合剂制成Mn -C试样。对试样进行DTA -TG分析后 ,分别在 930℃、1 1 0 0℃、1 2 2 0℃、1 2 50℃、1 340℃、1 4 0 0℃烧成 ,然后采用XRD和SEM等手段分析烧后试样的物相组成和显微结构。XRD分析表明 ,Mn -C试样在烧成过程中会形成一系列锰碳化合物 ,且这些化合物是不稳定的 ,随温度的升高逐渐发生分解。SEM分析表明 ,当试样中Mn和C的质量比为 1∶4 ,烧结温度为1 4 0 0℃时 ,Mn对碳网络化结构的形成影响显著。     

Sc2O3-Y2O3-ZrO2陶瓷材料热物理性能

采用固相合成法制备了6.3%Sc_2O_3-1.3%Y2O3-92.4%ZrO_2(摩尔分数)陶瓷材料。分别利用X射线衍射、示差扫描量热法、高温热膨胀仪和激光导热法对陶瓷材料的物相组成、高温相稳定性、热膨胀系数和热扩散等性能进行了表征。结果表明,经1600℃烧结6h,该陶瓷材料由单一的立方相结构组成,具有良好的高温相稳定性,热导率低于传统的6~8YSZ,是一种良好的热障涂层候选材料。     

Nd2O3掺杂对Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷相结构及热膨胀性能的影响

采用固相烧结法制备了Nd2O3掺杂Ta2O5-Y2O3-ZrO2体系热障涂层陶瓷材料。分别利用X-射线衍射仪、扫面电子显微镜和热膨胀仪对陶瓷材料的物相组成、显微结构以及热膨胀性进行了分析。结果表明,Nd2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料以四方相为主晶相,随着Nd2O3掺入量的增加,出现单斜相和少量其它杂相,且陶瓷材料的体积密度增大,热膨胀系数减小,晶粒也有所减小,表明稀土氧化物Nd2O3具有抑制晶粒长大和抗烧结的作用。     

镁基六铝酸镧热障涂层材料的制备及表征

以氢氧化铝、氧化镧和氧化镁为原料,采用二步固相高温烧结法合成了镁基六铝酸镧(LaMgAl11O19)热障涂层材料,分别利用X射线衍射、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、差示热膨胀法和激光脉冲法对材料的物相组成、微观结构、热容、热膨胀系数、热扩散系数和导热系数进行了表征。结果表明,LaMgAl11O19以六方相为主晶相,呈板状结构,在RT~1200℃温度范围内,随着温度的升高,材料的热容逐渐增大,热扩散系数和热导率降低,材料的导热系数优于目前普遍使用的6%~8%氧化钇部分稳定的氧化锆。     

中温直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池Cu-CeO2-ScSZ阳极的研究

采用共沉淀法合成了氧化钪稳定氧化锆(9 mol%Sc2O3,ScSZ)粉末.应用热膨胀分析仪研究了ScSZ粉末的烧结特性,采用扫描电镜观察了烧结试样的微观组织,利用交流阻抗法测定了ScSZ电解质在500～900℃的电导率.制备了以ScSZ为电解质、Cu-CeO2一ScSZ为阳极、ScSZ-LSM为阴极的阳极支撑燃料电池.在700℃时,直接以氢气、丁烷和甲烷为燃料,测得的电池最大输出功率密度分别为280 mW/cm2、142 mW/cm2和120 mW/cm2.     

低温燃烧合成La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ阴极材料与性能研究

采用低温燃烧合成技术制备了La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ（y=0．1-0．4）粉体。分别利用X射线衍射（XRD）和差热分析（DTA）技术对粉体的性能进行了表征。XRD结果表明，经800℃焙烧的La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ均为四方钙钛矿结构，晶体结构参数之间满足关系式a=b≈2√2c，但当Fe掺杂量在0.25以上时，生成了新相La0.16Sr0.84FeO3，且随着Fe含量的增加，La0.16Sr0.84FeO3的生成量也增多,DTA结果显示La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ在1000℃以下是热力学稳定的，不会发生分解反应,采用直流四电极法测试了La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ试样在100-800℃之间的电导率。试样的电导率1n（δT）与1／T之间呈很好的线性关系，说明La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ在测试温度范围内服从小极化子导电机制。Fe的掺杂量对电导率和电导活化能有着明显的影响，随着Fe掺杂量的增加，La0.8Sr0.2CU1-yFeyO2.5-δ的电导率降低，电导活化能增大。     

热处理对热障涂层材料Y_2O_3部分稳定ZrO_2性能的影响

热障涂层用于燃气轮机的热端部件,可以显著提高其使用温度,延长热端部件的使用寿命,并增大燃气轮机发动机的效率.利用Y2O3和ZrO2为原料,通过固相合成法合成了Y2O3(w(Y2O3)=6%~8%)部分稳定的ZrO2(Y-PSZ)热障涂层陶瓷顶层,并对此陶瓷顶层的微观形貌、相组成进行了研究.同时研究了热处理对热障涂层材料Y-PSZ性能的影响.     

基于LSCF/SDC-BZCYYb极限电流氧传感器的研究

采用甘氨酸—硝酸盐法制备La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCF)混合导体致密扩散障碍层材料。采用溶胶凝胶-低温燃烧法制备Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)固体电解质材料和电子阻碍材料Ba Zr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ(BZCYYb)。用Pt浆粘合LSCF陶瓷与SDC-BZCYYb陶瓷,来制备致密扩散障碍层极限电流型氧传感器,对该氧传感器进行氧敏性能测试。测试结果表明:以LSCF做为致密扩散障碍层、SDC做为固体电解质的致密扩散障碍层极限电流型氧传感器在引入电子阻碍材料BZCYYb后,在700℃温度下,氧体积分数为0~21%范围内,均获得良好的极限电流平台,极限电流最大值达25 m A,出现极限电流平台的电压为0.5 V~1.7 V,极限电流与氧体积分数呈良好的线性关系,响应时间约5 s~10 s;测量误差约为±1%。研究结果为该传感器的实际应用提供了理论与实验依据。