论文部分内容阅读
该实验分别以纳米ZrO<,2>(3Y)和纳米ZrO<,2>(8Y)粉体为基相,然后掺入不同质量百分比的纳米MgO粉体,通过超声波分散、长时间球磨使混合料均匀分散,然后采用单轴加压、二次成型的成型方法压制成陶瓷素坯,最后将陶瓷素坯分别在1100℃、1200℃、1300℃下常压烧结保温两小时并随炉冷却,烧结体两边镀铂后用铂丝引出测其在300℃~1000℃温度范围内的交流电导率.通过对不同烧结温度、不同MgO掺入量的陶瓷烧结体的微结构、致密度、电性能等进行分析,探索它们改性的最佳条件,分析改性的微观机理,改性后结构状况与电性能关系等,以期寻求性能更好的氧离子固体电解质.对烧结体微结构的研究发现:1100℃烧结温度,未掺杂时,烧结体表现为四方相,掺杂MgO后,烧结体出现单斜相;在1200℃、1300℃烧结温度下,纳米MgO的掺入量小于2wt％时,ZrO<,2>(<,3>Y)烧结体的相组成以四方相为主,由于四方相ZrO<,2>具有较高的强度,故可以预测烧结体将具有较好的力学性能和机械性能;ZrO2(8Y)烧结体为四方相,掺入纳米MgO后,烧结体结构转化为立方相.观察8YSZ掺杂0.5%和2%MgO烧结样品断面的SEM照片,可以看出晶界相熔融,晶粒镶嵌在非晶玻璃相中,沿晶断裂.从能谱图中可以看出纳米MgO有使SiO<,2>等杂质在其周围聚集的趋势.掺入一定量的纳米MgO能促进烧结,降低烧结温度,提高致密度,而MgO含量过高时会降低致密度.对烧结体电性能的研究发现:温度与电导率关系基本符合Arrhenius理论;低温下各样品电导率相差较大,随着测量温度的升高,差距逐渐缩小;测量温度1000℃时总电导率随纳米MgO的变化关系为:在1200℃和1300℃烧结温度,8YSZ在掺入MgO的量分别为1%和2%时电导率达最大值,而3YSZ在掺入量为5%时电导率才最大;当掺杂量小于2%时8YSZ的电导率高于3YSZ,而当MgO掺杂量大于2%左右时,3YSZ的电导率却高于8YSZ,这是由于:掺入足量的MgO后,3YSZ烧结体的氧空位增多,氧空位的数量可与8YSZ的氧空位数量相比拟,同时在掺入足量的MgO后,3YSZ由四方相转变为立方相,电导率提高,而当8YSZ掺过量MgO后,发生缺陷缔合,氧离子的迁移活化能增大,迁移率下降,从而导致电导率下降.