本文關(guān)鍵詞：鋁液測氫用固體電解質(zhì)管的制備及成型方法研究

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【摘要】：鋁及其合金具有輕質(zhì)、耐蝕、優(yōu)良的機(jī)械性能和高導(dǎo)電性能等優(yōu)點(diǎn),近年來得到越來越廣泛的應(yīng)用。在鋁合金材料制備與成形過程中,有效控制鋁合金液中含氣量是保證高性能制件的重要因素,而氫是鋁液中可溶解的唯一氣體,因此對鋁液中氫含量的檢測尤其是在線連續(xù)檢測極為重要,而濃差電池法檢測含氫量能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測,具有廣泛的應(yīng)用前景。國內(nèi)在濃差電池氫傳感器方面已經(jīng)開始研制以鋯酸鹽(CaZrO3、Ba Zr O3)為基體的氫傳感器,但目前應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中的CaZrO3基和Ba Zr O3基的濃差電池氫傳感器都不能實(shí)現(xiàn)在變溫環(huán)境下進(jìn)行連續(xù)的測定,且并未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化,急需優(yōu)化固體電解質(zhì)管材料的制備方法,以及將電解質(zhì)材料成型為零件用于制造傳感器,以用于在變溫下進(jìn)行熔體含氫量的測量�；谏鲜霈F(xiàn)狀,本課題旨在研究一種能在變溫下測定的氫傳感器的固體電解質(zhì)材料,主要研究其制備及成型方法,并初步研究氫傳感器探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)采用CaCO3、ZrO2、In2O3為原料,在1000°C-1550°C不同煅燒溫度下固相反應(yīng)合成10%In摻雜CaZr O3,結(jié)合TG-DTA與XRD研究固相反應(yīng)合成過程。分析結(jié)果表明:鋯酸鈣基體相可在1000°C下通過CaO和ZrO2直接合成,或者在更高溫度下通過中間氧化物CaZr2O4分步合成。1200°C到1400°C主要發(fā)生銦的摻雜。煅燒溫度超過1400°C對銦的摻雜無明顯改善,1550°C發(fā)生銦摻雜效果的急劇惡化。因此確定了CaZr0.9In0.1O3-ɑ的煅燒工藝為1400°C下煅燒10h。探索出了CaZr0.9In0.1O3-ɑ固體電解質(zhì)管的成型、排蠟工藝,通過熱壓注成型將煅燒合成的CaZr0.9In0.1O3-ɑ成型成U型管體,其中成型工藝參數(shù)為:注模壓力0.4MPa,模具溫度保持在32°C左右,注漿口溫度設(shè)定在42°C,漿料溫度為73°C。成型后對管體進(jìn)行排蠟與燒結(jié),其工藝為:120°C保溫5h使石蠟軟化;360°C保溫4h使石蠟揮發(fā)至吸附劑中;460°C保溫3h使石蠟進(jìn)一步揮發(fā);500°C保溫2h使石蠟揮發(fā)完全;1000°C保溫2h對坯體進(jìn)行預(yù)燒結(jié),最后在1550°C燒結(jié)10h獲得的固體電解質(zhì)管,相對致密度達(dá)到93.7%。采用CaZr0.9In0.1O3-ɑ固體電解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)體,以鉑為電極,鉑絲為引線,用含氫10%的H2-Ar混合氣體作為參比氣體組裝了氫傳感器。使用通入氫氣和氬氣的混合氣體作為參比電極的方法來對濃差電池傳感器進(jìn)行初步的檢測,驗(yàn)證了CaZr0.9In0.1O3-ɑ固體電解質(zhì)能夠符合能斯特定律。
【關(guān)鍵詞】：銦摻雜鋯酸鈣 質(zhì)子導(dǎo)體 固相合成 熱壓注成型 氫傳感器
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH83;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 鋁液中氫的來源及危害11-12
• 1.3 鋁液測氫技術(shù)的現(xiàn)狀12-17
• 1.4 鈣鈦礦型質(zhì)子導(dǎo)體17-21
• 1.5 固體電解質(zhì)制備方法21-22
• 1.6 固體電解質(zhì)管成型方法22-23
• 1.7 課題的研究內(nèi)容23-24
• 2 CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α) 固體電解質(zhì)的制備及其性能研究24-33
• 2.1 固相反應(yīng)法制備CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α) 固體電解質(zhì)24-26
• 2.2 CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α) 固體電解質(zhì)的性能26-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 3 CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α) 固體電解質(zhì)管的成型及其性能研究33-46
• 3.1 熱壓注成型CaZr_(0.9)In_(0.1)O_(3-α) 固體電解質(zhì)管33-37
• 3.2 固體電解質(zhì)管的排蠟37-40
• 3.3 固體電解質(zhì)管的燒結(jié)40-42
• 3.4 固體電解質(zhì)管的性能42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 4 鋁液測氫用濃差電池探頭的初步研究46-55
• 4.1 濃差電池法測氫的原理46-48
• 4.2 測氫傳感器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)48-50
• 4.3 實(shí)驗(yàn)測定50-51
• 4.4 結(jié)果分析51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 結(jié)論55-56
• 6 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 附錄:攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文63

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4 鄭sダ，

本文編號：660040