用于鋼水定氧的氧探頭除了要滿(mǎn)足良好的導(dǎo)電性能的要求外,還需要滿(mǎn)足抗熱震性的要求,而氧探頭中最重要的是MgO-PSZ管的抗熱震性,其優(yōu)劣直接影響著鋼水定氧的成敗。本文首先以共沉淀法為基礎(chǔ),探索不同的粉體制備工藝制備復(fù)合摻雜其他氧化物的8 mol%MgO-PSZ(理論含量)粉體,并分析了沉淀劑pH值和洗滌介質(zhì)對(duì)粉體中MgO含量的影響。 然后分別采用干壓成型和擠壓成型制備了Φ10 mm柱狀試樣和長(zhǎng)約40 mm的棒狀試樣,探討了粉體的最佳制備工藝及試樣的燒結(jié)和熱處理工藝,用X射線衍射儀定性和定量分析了相組成,用熱膨脹儀測(cè)定了試樣的熱膨脹曲線,并用掃描電鏡觀察了試樣的顯微結(jié)構(gòu)。最后用注射成型機(jī)把MgO-PSZ粉體注射成管狀,按所探討的工藝處理,并組裝成探頭,進(jìn)行了模擬抗熱震性試驗(yàn)。 試驗(yàn)研究結(jié)果表明采用直接共沉淀法復(fù)合摻入CeO_2、Y_2O_3及CaO的MgO-PSZ試樣在1700℃燒結(jié)0.5 h可以達(dá)到所需要的致密度和相組成。先經(jīng)1420℃保溫2 h,再經(jīng)1100℃保溫6 h兩步熱處理的試樣,在燒結(jié)試樣得到的立方相氧化鋯基(c-ZrO_2)的晶內(nèi)和晶界處析出細(xì)小的單斜相,使得試樣表現(xiàn)良好的熱膨脹特性。兩步熱處理,高溫段,在立方相基體和晶界處析出細(xì)小的四方相顆粒;低溫段,較大的四方相將轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕?而細(xì)小的四方相將被保留下來(lái),可以很好地控制MgO-PSZ的相比例和相結(jié)構(gòu),在一定程度上優(yōu)于一步熱處理。模擬抗熱震性試驗(yàn)也證實(shí)了這一結(jié)果。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類(lèi)】：TG142.15
【部分圖文】：

低溫為單斜(m)晶系，密度 5.56 g/cm3。高溫為下轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎?c)晶系，密度 5.68~5.91 g/cm3[5,6]。其四方相向單斜相的相變?yōu)轳R氏體相變[7]。該相變具有材料的研究中具有特別重要的意義。其相變特征如下ermal)。即在給定溫度下，相變與時(shí)間無(wú)關(guān)[8]。ermal hysteresis)。即相變發(fā)生能在一定溫度范圍內(nèi)，而四方相轉(zhuǎn)變成單斜相時(shí)溫度在 850~1000 ℃范圍內(nèi)

圖 1.2 不同類(lèi)型氧化鋯的熱膨脹曲線 圖 1.3 單斜氧化鋯的各向異性熱膨脹圖1.2給出了不同類(lèi)型的ZrO2的熱膨脹曲線[13]。純單斜相氧化鋯的熱膨脹系數(shù)雖然較

.2.3 ZrO2的增韌機(jī)制傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，相變?cè)谀突鸩牧蠠Y(jié)體中引起的內(nèi)應(yīng)變終將導(dǎo)致材料的開(kāi)裂。因此，們往往將相變視作不利因素。然而，部分穩(wěn)定 ZrO2具有比全穩(wěn)定的 ZrO2好得多的抗熱性，根據(jù)這一事實(shí)人們得到啟發(fā)，把相變作為改善材料韌性的主要手段，并已得到顯著果。二氧化鋯相變作用的主要機(jī)理被認(rèn)為是相變?cè)鲰g和微裂紋增韌。相變?cè)鲰g是指相變彈性能對(duì)提高韌性所作的貢獻(xiàn)。MgO-ZrO2的二元相圖 1.4 表明，往rO2中摻入 8 mol%MgO，可在 1800 ℃獲得全穩(wěn)定的 ZrO2立方固溶體相，將其冷卻在 150，就出現(xiàn)了彌散于 ZrO2立方基體中的四方 ZrO2。若按相平衡規(guī)律，進(jìn)一步冷卻將促使方 ZrO2轉(zhuǎn)化為單斜相，實(shí)則不然。其原因是當(dāng)彌散于 ZrO2立方基體中的四方 ZrO2向單相轉(zhuǎn)化時(shí)，相應(yīng)出現(xiàn) 1~2%的線膨脹，使得基體和彌散相都受到了約束，因而產(chǎn)生了一反抗相變的彈性壓應(yīng)變能，當(dāng)其大于相變自由能時(shí)，相變就不會(huì)發(fā)生。從能量平衡條件行分析，可以得到幾種影響 ZrO2相變的因素。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 徐永利,張永安,陳汴琨,徐躍明,李彥;ZrO_2固體電解質(zhì)及測(cè)氧傳感器[J];傳感器世界;1997年09期

2 鐘勤;文洪杰;楊粉榮;;ZrO_2固體電解質(zhì)在金屬熔體中的應(yīng)用研究[J];硅酸鹽通報(bào);2006年03期

3 周澤華,丁培道,陳蓓,易于;相含量的變化對(duì)氧化鋯陶瓷性能的影響[J];金屬熱處理學(xué)報(bào);2002年01期

4 張永治;高里存;毛向陽(yáng);劉金華;;添加劑對(duì)鋯質(zhì)定徑水口燒結(jié)性能和抗熱震性的影響[J];耐火材料;2006年01期

5 樊傳剛;徐蘭;嚴(yán)解榮;朱義文;于洋;李家茂;;(MgO)_(0.1-x)(CaO)_x(ZrO_2)_(0.9)陶瓷的相組成、力學(xué)與抗熱震性能研究[J];耐火材料;2007年02期

6 趙世柯,黃校先,施鷹,郭景坤;改善氧化鋯陶瓷材料抗熱震性的探討[J];陶瓷學(xué)報(bào);2000年01期

7 王佩玲,戴健;MgO,CaO,Y_2O_3摻雜ZrO_2相組成的定量分析[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);1997年01期

8 董艷玲,王為民;陶瓷材料抗熱震性的研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代技術(shù)陶瓷;2004年01期

9 豆斌朝,林振漢,吳亮,平信義;氧化鋯固體電解質(zhì)的摻雜性能和應(yīng)用[J];稀有金屬快報(bào);2004年06期

本文編號(hào)：2807768