SiO_%282%29添加量对Mg-PSZ陶瓷性能的影响.pdf
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1、 :耐火材料 添加量对 陶瓷性能的影响刘兴刚)高昕宇)刘 涛)李玉庆)东北大学 材料科学与工程学院辽宁沈阳 )东北大学 冶金学院辽宁沈阳 )滨州市高级技工学校山东滨州 摘要:为提高氧化镁部分稳定氧化锆()陶瓷的性能,以 粉和 粉为原料,引入 粉,在 保温 制备了 陶瓷试样。研究了 添加量(加入质量分数分别为、)对试样相组成、显微结构、离子电导率、物理性能等的影响。结果表明:)在 陶瓷中添加 可以促进 向 的转变,相的含量越少,气孔和裂纹越少,致密度越高;)随着 添加量的增加,试样的 相含量、致密度、抗热震性、常温耐压强度和离子电导率先增大后减小。当 添加量为 ()时,试样的综合性能最好。关键词
2、:固体电解质;氧化镁稳定氧化锆;二氧化硅;抗热震性;离子电导率中图分类号:文献标识码:文章编号:():氧是钢液中重要的微量元素,高效精准测量和控制冶金过程中氧的含量对于控制钢材质量、提高钢板成材率十分重要 。氧传感器是钢水中氧含量在线检测的有效装置 。由于氧化镁部分稳定氧化锆()具有高电导率、高强度以及良好的抗热震性等特点,被广泛应用于一次性氧传感器件 。但是,材料的烧结温度较高,且高温下晶粒异常长大 。在 陶瓷的制备中,多采用引入烧结助剂降低烧结温度,如温天朋等 证明了共掺杂 ()的 可以有效提高 稳定 的离子导电性和抗热震性;孙侨阳等 采用相分析、形态分析和电化学分析表征了不同 含量的 稳
3、定 的相演变、力学性能和电性能,指出 的添加会导致晶格畸变、晶粒生长和相变。为了满足电化学性能要求,冶金应用的理想氧传感器必须具有良好的产量、可接受的成本和优异的抗热冲击性。作为烧结助剂具有价格低廉和在较低烧结温度下使 陶瓷制品获得较高的烧结密度的优势 。研究表明,将 添加到 系统中作为第二相颗粒可以防止晶粒过度生长,并且可以获得稳定的 相 。鉴于以上研究,在本工作中,研究了 添加量对 陶瓷相组成、显微结构、性能等的影响,期望为开发高性能的氧传感器固体电解质提供技术支撑。试验 试样制备试验用原料为:粉,();粉,();粉,()。试样配比见表 。按表 称量粉体,将混合粉料与乙醇按质量比 放入氧化
4、锆球磨罐中,采用行星式球磨机湿磨 ,转速为 。混合后的浆料在 的烘箱中干燥 ,再在玛瑙研钵中粉碎并研磨至 ,之后在箱式电阻炉中进行 保温 的初步煅烧。经研磨过 (目)筛后的粉料,在 下使用金属模具将其单 轴 压 制 成 、及表 试样配比 原料 试样试样试样试样试样试样 粉 粉 粉 年 月第 卷 第 期 ,国家自然科学基金资助项目()。刘兴刚:男,年生,博士,副教授。:收稿日期:编辑:张子英 耐火材料 :圆柱形坯体,于 干燥 后,以 的速率升温至 保温 ,再以 的速率冷却至室温。性能检测对烧后的 试样,利用 射线衍射仪(靶材 射线,衍射角为 ,扫描速度 )分析物相组成,根据单斜、立方相对应的晶面
5、衍射峰强度,计算相应的 含量。利用 型场发射扫描电子显微镜观察其微观结构,并按 ,使用 软件测定晶粒尺寸。按 测量体积密度和显气孔率,按 测量加热永久线变化。对于烧后的 试样,按 使用 型万能试验机以 的加载速率测量常温耐压强度。按 测量抗热震性:在 马弗炉中加热保持 ,取出水冷 ,如此循环重复 次,再使用万能试验机测量热震后的常温耐压强度,计算常温耐压强度保持率,以此评价其抗热震性。对于烧后的 试样,按 使用频率响应分析仪测量离子电导率,频率范围为 ,交流电压的振幅为 。结果与讨论 物相组成添加不同量 的试样于 烧后的 图谱和各相含量见图 。从图 可知,各试样的相组成主要为 和 。随 添加量
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