氧化锆／碳化硅复合材料制备与性能研究

碳化硅耐火材料具有优良的高温力学性能,耐磨损性好,热稳定性佳、热膨胀系数小,热导率大以及耐化学腐蚀等优良的性能,但碳化硅耐火材料高温抗氧化性差限制了其在耐火材料领域的应用。本文以碳化硅为基体材料,氧化锆为表层涂覆材料,添加其他微量氧化物为烧结助剂,通过干压成型方式在1500～1600℃范围内制备五层复合共烧结梯度材料。通过对材料显微结构和热学性能的测定分析,制备出表面光滑平整、层间结合紧密,具有良好的化学稳定性,能耗低的五层复合材料。     

Lu2O3为助剂的β-Si3N4晶种的制备与表征

在自增韧陶瓷的烧结过程中,添加β-Si3N4晶种有利于高温下长柱状晶的形成与生长,可以改善陶瓷的强度和韧性;本文以Lu2O3为添加剂,通过对原始Si3N4粉进行热处理,制备出转相充分、具有柱状形貌β-Si3N4晶种,重点研究了Lu2O3对氮化硅相变和晶种形貌的影响.实验结果表明,以Lu2O3为添加剂,在1750 ℃下热处理2 h能得到具有较纯β相含量和大长径比的β-Si3N4晶种.     

玻纤增强氯氧镁水泥波形瓦连续成型工艺

论述了玻纤增强氯氧镁水泥波形瓦实现连续成型的三种工艺方案──滚压成型、直压成型、渐进起波成型．并从五个方面重点讨论连续成型工艺中液压头与泥料粘连及其防止办法。     

固体氧化物燃料电池封接材料和封接实验研究

平板式固体氧化物燃料电池组元材料的封接一直是困扰SOFC快速发展的瓶颈.实验选定封接材料的组成,通过球磨7h～8h后,1300℃～1600℃高温熔融,快速水淬冷却,获得玻璃状材料,球磨后过175 μ m的筛得到实验用封接材料粉末.热膨胀性能测试结果表明,封接材料的热膨胀系数与电解质和金属连接体在同一数量级,表现出良好的热匹配性.将7种封接材料用于电解质与连接体的连接,从900℃到1300℃分别进行了封接实验,确定了S1,S3,S5,S6和S7最适宜的封接温度.对封接样品进行热循环试验,用吸红实验检验气密性,结果显示,使用封接材料S5和S7的封接样品,封接效果较为理想.扫描电镜观察封接界面的微观形貌表明,封接材料与电解质连接较好,但与金属连接不够紧密.实验结果显示,S1,S3,S5,S6和S7均可用于金属与陶瓷的封接,其中,S5,S6和S7的性能更为稳定.     

轧膜成型YSZ电解质薄片性能

探索了以YSZ纳米粉体为原料 ,采用轧膜成型的方法制备YSZ电解质薄片的工艺过程。结果表明 :轧膜坯体在14 5 0℃烧结最为适宜 ,保温时间应控制在 2h左右 ;同时 ,在 10 0 0℃附近的烧结初期 ,保温时间也应控制在 2h左右为宜。YSZ电导率在 95 0℃已达到 0 10S/cm以上 ,满足SOFC对电解质材料导电性的要求     

我国粉煤炭综合利用现状及发展趋势

从环境保护和能源可持续发展角度,介绍了我国将粉煤灰用于混凝土、筑路与填筑、建筑制品、农业笔精细利用等的情况,分析了粉煤灰的微粒、微量元素和放射性对人 危害情况,提出了粉煤灰的利用方向。     

平板式固体氧化物燃料电池的封接

甲板式固体氧化物燃料电池（SOFC）是目前发展的主要趋势，其中的封接技术很关键。本文综述了云母复合压缩封接和玻璃／玻璃陶瓷封接在平板式SOFC中应用的技术进展，比较了各种封接方式的优缺点，并指出了其在不同国家、地区的研究现状和发展趋势。     

亚微米晶粒氧化钇稳定氧化锆电解质的稳定性

氧化钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)是目前使用最多的电解质材料,YSZ结构和性能的长期稳定对固体氧化物燃料电池(solid oxide full cell,SOFC)系统的可靠性至关重要。重点研究了具有亚微米结构的YSZ在850℃环境中的长期老化性能,结果发现:在850℃空气气氛中老化处理300h后,YSZ中小于1μm的部分晶粒出现了继续生长的现象,使得小于1μm晶粒比例下降10%～20%;当这部分晶粒长大到1～2μm,呈现稳定状态,即没有出现晶粒的过分长大;老化600h和1000h后,小晶粒(小于1μm)所占比例几乎不变。伴随着晶粒尺寸分布变化,YSZ电解质的电导率也比老化处理初期(300h)有所降低;当老化处理600h后,电导率下降趋势变缓;老化处理1000h后,电导率基本稳定,且1000℃电导率仍然保持在0.15S/cm以上。电导率下降主要是由YSZ晶粒部分长大引起的。具有上述性能的YSZ用作SOFC电解质可以满足长期使用的要求。     

低温共烧结制备阴极支撑管式固体氧化物燃料电池

采用挤出成型法制备锰酸锶镧-氧化钇稳定氧化锆（LSM-YSZ）阴极支撑管,利用浸渍-提拉泥浆涂覆法在LSM-YSZ阴极支撑管上制备了LSM-YSZ阴极功能层、YSZ电解质和NiO-YSZ阳极多层薄膜,经低温一次共烧结制备阴极支撑管式单元固体氧化物燃料电池（SOFC）。利用扫描电镜和电化学工作站等对单元电池的微观结构和电化学性能进行了较系统的表征,结果表明：经1220℃低温共烧结8h后,LSM-YSZ支撑体上的阴极功能层、电解质和阳极各层薄膜结合紧密,电解质薄膜致密无缺陷,厚约15μm;以湿氢气为燃料,空气为氧化剂时,单元电池在700～800℃下的开路电压均高于1.0V,说明电解质薄膜具有足够的气密性,但阴极的低电导率和低孔隙率限制了电池的电性能。采用浸渍-提拉薄膜技术,经一次低温共烧结制备阴极支撑管式SOFC,为SOFC低成本制备奠定了基础。     

Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy玻璃的结构及其封接性能

研究了Bi₂O₃-BaO-SiO₂-R_xO_y玻璃体系的结构及封接性能.应用密度泛函理论计算获得了Bi₂O₃在SiO₂玻璃网络中的能量最优结构,从理论上确定了铋作为网络中间体最可能以[BiO₃]形式存在,并讨论了Ba²⁺、Al³⁺等在玻璃中的作用及其存在的可能结构.结果表明,该玻璃的热膨胀系数在50~530℃温度为11×10^-6 K^-1,与氧化钇稳定氧化锆(热膨胀系数10.2×10^-6 K^-1)电解质和不锈钢SUS430(热膨胀系数11.3×10^-6 K^-1)合金连接体相匹配.对玻璃粉体进行物相分析表明,该硅酸盐玻璃为非晶体,与理论分析相一致.将氧化钇稳定氧化锆电解质和SUS430合金连接体用Bi-Ba-Si-O玻璃在高温下进行封接实验,结果说明三相界面结合紧密,气密性良好.实验选定的Bi-Ba-Si-O玻璃材料基本满足固体氧化物燃料电池对封接材料的要求.