本文選題：氧傳感器 + 氧化鋯��； 參考：《湖南大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著汽車生產(chǎn)量的增加及越來越嚴格的環(huán)境要求,氧傳感器的需求量與日俱增,測氧精度提高,測氧范圍擴大。構成氧傳感器的材料是決定氧傳感器綜合性能的關鍵因素。陶瓷元件是構成汽車氧傳感器的主要材料,主要包括固體電解質、多孔保護層、擴散障和支撐層等,改進相應陶瓷的制備方法,優(yōu)化其微觀結構,是提高氧傳感器綜合性能的重要途徑。本論文研究了用氨水共沉淀法、水熱法和溶膠-凝膠法制備的8 mol%氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(8YSZ)粉體的微觀形貌。透射電子顯微圖像(TEM)表明,三種方法都能制備顆粒大小為8-10 nm的超細納米粉體,但是所得納米粉體自發(fā)團聚,容易導致燒結后的陶瓷存在局部孔隙,密度降低。論文提出了一種新型制備致密陶瓷的方法,即通過直接燒結溶膠-凝膠法得到的ZrOC_2O_4溶膠,制備致密8YSZ陶瓷。通過比較溶膠的穩(wěn)定狀態(tài)、粒子尺寸和Zeta電位,確定了氯氧化鋯和草酸制備穩(wěn)定ZrOC_2O_4溶膠所需要的最佳ZrO~(2+)和C_2O_4~(2-)的物料配比。結果表明,當ZrO~(2+)和C_2O_4~(2-)的摩爾比為4:2時,所得膠粒為238 nm,Zeta電位為5.48 m V,膠體穩(wěn)定。論文通過熱重差熱方法(TG-DTA)、X射線衍射(XRD)以及場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)等技術,分析了ZrOC_2O_4溶膠制備的素坯的熱分解過程、相應的氧化鋯晶型和晶粒尺寸隨熱處理溫度的變化以及不同燒結溫度下陶瓷截面的微觀形貌等,并與燒結納米8YSZ粉體制備陶瓷的方法作了對比。結果表明,在550℃之前,ZrOC_2O_4和有機助劑完全分解,轉變?yōu)榱⒎较嗟?YSZ。在550到1200℃之間,隨著溫度的升高,晶粒增大;1200℃之后,晶粒尺寸基本不再變化。素坯在1300℃燒結,微觀結構均勻致密,顆粒細小并且分布范圍窄;與燒結納米粉體的方法制備陶瓷相比,前一種方法制備的陶瓷相對密度達到98.5%,而后一種方法制備的陶瓷相對密度僅為92.3%。在900℃下,前者的電導率達到127 m S·cm~(-1),后者的值為63 m S·cm~(-1)。論文比較了加造孔劑、加發(fā)泡劑和不完全燒結三種方法制備的多孔陶瓷,所得多孔陶瓷的微觀形貌表明,不完全燒結法適合制備氧傳感器中的多孔保護層和擴散障。不完全燒結法,即向ZrOC_2O_4溶膠加入a-Al_2O_3,在低于燒結點的溫度下進行熱處理。論文研究了氧化鋁的添加量及顆粒大小對多孔陶瓷的影響。結果表明,當所加Al_2O_3顆粒尺寸不變時,隨著添加量的增多,陶瓷孔隙率變大。但陶瓷孔隙率卻不隨Al_2O_3顆粒尺寸的增大而呈現(xiàn)出單純的變化規(guī)律。添加30 wt%的50 nm氧化鋁,所得多孔氧化鋯基陶瓷的孔隙率可達37%。用這種方法制備的多孔陶瓷,開孔隙率遠遠大于閉孔隙率,利于氣體的通過。論文研究了燒結助劑(自制玻璃粉)和納米氧化鋁對氧化鋯基陶瓷機械性能的影響。結果表明,向TZ-3Y2OA粉體中加入適量的玻璃粉能夠降低其燒結溫度,但是過量的玻璃粉會在很大程度上降低陶瓷的抗折強度和抗熱震性能;向TZ-3Y2OA粉體中加入適量的納米氧化鋁能夠提高陶瓷的抗折強度,但是過量的納米氧化鋁會提高其燒結溫度,從而降低陶瓷的抗折強度和抗熱震性能。同時加入3 wt%的玻璃粉和5 wt%的納米氧化鋁,在1300℃燒結,氧化鋯基陶瓷的抗折強度達到591 MPa,800℃淬冷之后抗折強度的保持率為0.58,機械性能較佳。
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【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.758.11;TB383.1

【參考文獻】

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本文編號：1760859