氧化钇部分稳定氧化锆陶瓷涂层的高温耐久性辨析

氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)作为热障涂层材料广泛应用于复杂高温工况,其优异的高温耐久性主要由不可相变介稳四方相(t′)所贡献。然而,目前对t′相可靠服役温度上限的界定较为模糊,主流观点仍停留在1200℃左右。基于此,采用大气等离子体喷涂(APS)工艺制备YSZ陶瓷涂层,经不同时效热处理,针对涂层微结构、相组成、烧结收缩和断裂韧性等变化进行分析研究。结果表明,经24 h@1400℃热处理附加7年室温存放后,陶瓷层未见单斜相;300 h@1400℃和300 h@1600℃热处理涂层中单斜相体积分数分别为3.55%和35.41%,且均未碎裂。300 h@1600℃涂层烧结线性收缩率为0.4%。高温时效热处理同时伴随晶粒生长和孔隙愈合,涂层抗折强度和断裂韧性随之增加,因而认为APS YSZ涂层可在1400℃下长时间(~300 h)服役。

水热水解法制备钇稳定纳米氧化锆工艺研究

以氧氯化锆、氯化钇和氨水为原料,聚乙二醇为分散剂,采用水热水解法制备钇稳定氧化锆(YSZ),系统研究了锆离子浓度、反应温度、钇掺杂量、分散剂添加量以及煅烧温度对氧化锆产品形貌、分散性、粒度和晶型的影响。结果表明:在锆离子浓度0.8 mol/L、反应温度180℃、钇掺杂量3%(摩尔分数)、分散剂添加量2%(质量分数)和煅烧温度1000℃的条件下,可制得分散性好、粒度分布均匀的类球状钇稳定纳米氧化锆粉末。

钇稳定氧化锆承烧板生产工艺研究

氧化锆承烧板是一种用于承放烧结电子元器件的载体。氧化锆承烧板有两种,分别是钙稳定氧化锆承烧板和钇稳定氧化锆承烧板。高性能MnZn软磁铁氧体烧成承烧目前使用最普遍的是钇稳定氧化锆承烧板。它是用钇稳定电熔氧化锆空心球或粉末经过研磨→筛分→磁选→配料→混料→困料→干压成型→生坯干燥→排胶→烧成→分选→检验等一系列特殊生产工艺加工制成的。本研究重点从对钇稳定氧化锆承烧板原材料质量把关着手,经过生产工艺优化研究,到产品制造过程质量全面控制,从而得出钇稳定氧化锆承烧板的最佳生产工艺。

短切玻璃纤维/钇稳定纳米氧化锆胶砂的制备与性能研究

本文为了提高胶凝材料力学性能问题,将短切玻璃纤维(玻璃纤维)与YSZ(钇稳定氧化锆)掺入到胶砂中,通过填充空隙,增加与基体黏结力,诱导水化物的产生,密实基体,提高强度。研究结果表明:0.2%玻璃纤维复掺1%钇稳定纳米氧化锆效果最佳,对胶砂试件各龄期的力学强度提升程度最大。

以无机盐为原料制备钇稳定的氧化锆超滤膜

用无机盐ＺｒＯＣｌ２·８Ｈ２Ｏ和Ｙ（ＮＯ３）３·６Ｈ２Ｏ为原料，以溶胶－凝胶技术路线，在多孔氧化铝支撑体上成功地制备了记稳定的氧化锆（ＹＳＺ）陶瓷膜．扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析表明，用沉淀、胶溶、成膜的溶胶－凝胶技术，不能制备表面无龟裂的ＹＳＺ膜．沉淀用共沸蒸馏法干燥，得到高分散性的ＹＳＺ粉体，再用超声法制备ＹＳＺ氧化物胶体，通过浸渍成膜，ＳＥＭ分析证明，ＹＳＺ膜表面无明显缺陷．室温氮气渗透实验进一步证明，膜结构完整．用等温氮吸附实验测定了无支撑体膜的孔径大小和分布，平均孔径约为６ｎｍ．用激光散射技术测定ＹＳＺ胶体粒子平均半径为１１６ｎｍ，透射电子显微镜观察表明，胶体粒子由大小约为２０ｎｍ的晶粒组成．

多孔NiO/钇稳定氧化锆陶瓷的水系流延成型

采用水系流延工艺制备了阳极支撑型固体氧化物燃料电池的阳极材料NiO/钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)陶瓷。研究了分散剂聚丙烯酸(polyacrylic acid,PAA)和pH值对YSZ和NiO颗粒的zeta电位以及65%(质量分数,下同)NiO/35%YSZ浆料黏度的影响。结果表明:在pH=9.6和加入分散剂时,NiO和YSZ颗粒的zeta电位绝对值达到最大值;当PAA的含量为NiO/YSZ粉料的0.8%时,NiO/YSZ浆料黏度最小。浆料中添加石墨粉作为造孔剂能提高阳极材料的孔隙率。石墨粉在聚乙烯吡咯烷酮的作用下均匀分布在阳极烧结体中。石墨粉的含量对阳极烧结体中的开口孔隙率有重要的影响,在石墨粉的含量为25%,阳极烧结体的孔隙中的开口孔隙率占全部孔隙率的98%。

钇稳定氧化锆纳米粉体烧结工艺的研究

实验研究了钇全稳定氧化锆(8YSZ)纳米粉体的烧结工艺,根据阿基米德原理测瓷体密度,通过测定烧结前后瓷片尺寸获得烧结线收缩率,使用扫描电子显微镜观测样品微观形貌,并探讨了纳米粉体烧结的致密化过程,分析了烧结工艺对致密度和晶粒大小的影响,得到了8YSZ纳米粉体合理的烧结工艺为:采用两步烧结,首先升温到1500℃,升温速率为3℃/min,然后降低温度到1450℃,烧结时间为4h。结果显示,采用该工艺,可以得到相对密度98%,晶粒尺寸小于3μm的性能优异的8YSZ瓷体。研究发现,粉体粒度对烧结性能影响较大,纳米粉体比普通粉体具有较低的开始烧结温度,双粒度混合粉体可以进一步提高其烧结性能。

撞击流反应制备钇稳定氧化锆超细粉体

以氧氯化锆和硝酸钇及碳酸氢铵为原料,PEG4000为分散剂,在撞击流反应器中制备钇稳定氧化锆前驱体,焙烧后得到钇稳定氧化锆(YSZ)粉体,考察PEG4000用量、搅拌速率、反应时间和焙烧时间对粉体粒径的影响,并对粉体进行表征。结果表明,优化工艺条件为:PEG4000用量1.4g/L,转速1 000r/min,反应时间65min,前驱粉体在1 460℃焙烧120min,可制得球形、粒度分布均匀、表观直径小于0.5μm的YSZ超细粉体。

钇稳定氧化锆的反向共沉淀制备及固溶体晶型研究

以氯氧化锆为锆源,采用反向共沉淀法制备了钇稳定四方氧化锆(YSZ)。研究了多种沉淀剂、不同pH值和煅烧温度对钇稳定氧化锆晶型的影响,着重探讨了多种因素协同作用对产物晶型的影响。结果表明,pH≤7时,钇稳定氧化锆中有氧化钇晶型存在,pH=9时,易形成钇稳定氧化锆的固溶体。以碳酸氢铵、二乙胺为沉淀剂会阻碍钇稳定氧化锆的生成,氨水作为沉淀剂得到钇均匀分布的稳定氧化锆固溶体,其一次粒径约25 nm,团聚体粒径为200 nm。

着色剂对口腔修复用钇稳定氧化锆陶瓷粉体制备的影响

目的探讨着色剂氧化铁(Fe2O3)、氧化铈(CeO2)对口腔修复用钇稳定氧化锆陶瓷(Y-TZP)制备粉体的影响。方法按照一定比例将口腔修复用Y-TZP粉体和着色剂(Fe2O3 0.15%或CeO2 4%)分别混合,配置成具有一定固含量的Y-TZP喷雾干燥浆料。通过喷雾造粒的方法进行着色和未着色Y-TZP粉体造粒。粉体分成3组,分别为未着色Y-TZP组、0.15%Fe2O3着色Y-TZP组、4%CeO2着色Y-TZP组,分别利用激光粒度分析仪和光学显微镜进行3组粉体粒径和形貌的测量和分析。结果 3组口腔修复用Y-TZP造粒粉体的颗粒D50总体均数差异有统计学意义(P<0.05)。均数两两比较时,0.15%Fe2O3着色Y-TZP粉体D50与未着色Y-TZP粉体、4%CeO2着色Y-TZP粉体D50均数差异有统计学意义(P<0.05);未着色Y-TZP粉体与4%CeO2着色Y-TZP粉体D50均数差异无统计学意义(P>0.05)。Fe2O3、CeO2作为Y-TZP的内着色剂,粉体大多成球形。结论 CeO2作为口腔修复用Y-TZP的着色剂,对造粒粉料的粒径分布以及成球性能影响不大;Fe2O3作为着色剂进行内着色对颗粒的粒径产生一定的影响。

溶胶-凝胶法8钇稳定氧化锆纤维的制备与表征(英文)

本文以水为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备出8钇稳定氧化锆纤维。以氧氯化锆、醋酸锆和硝酸钇为前躯体,聚乙烯醇为粘结剂在含水量30wt%、70℃合成粘度为3～4 Pa.s的可纺性8钇稳定氧化锆溶胶,然后通过离心纺丝法制备出直径为5～10μm的凝胶纤维。最终在1200℃煅烧制备出8钇稳定氧化锆晶体纤维,并通过差热(DTA)、热重(TG)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对纤维进行分析和表征。

钇稳定氧化锆的制备及电性能测试

以ZrOCl2·8H2O和YN3O9·5H2O等为原料,用化学沉淀法分别按照6 mol%、7mol%、9mol%等的掺杂量,制备出了超微钇稳定氧化锆粉体.于半干压成型后,在1 500℃下保温两小时,再涂银浆,烧电极,然后分别测定样品在400℃、450℃、500℃、550℃、600℃下的电导率.采用XRD和SEM分别对样品的物相和形貌进行了分析,结果表明:沉淀法制备的钇稳定氧化锆粉体,在9mol%钇掺杂量以及1 500℃烧结温度下,表现出了立方相结构,粒径均匀,无团聚;用交流阻抗谱技术测定了样品的电导率.在600℃掺杂量为9mol%下,样品电导率为0.060 95S·cm-1,高于掺杂量为7mol%的电导率(0.055S·cm-1).电导率随温度的升高而增大,同时随着掺杂量的增加亦增大.

燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶研究

采用燃烧法制备了钇稳定的氧化锆纳米晶粉体,用X-线衍射、红外光谱、扫描电镜和热重分析对产物进行了表征并研究了最佳制备条件。结果表明:当Y3+的添加量为Zr4+和Y3+总摩尔质量的8%、甘氨酸与金属离子总摩尔质量之比为2∶1,900℃煅烧时,所得最终产物经表征为二氧化锆,其晶粒度为8 nm,在中高温下可处于稳定状态;该条件下制备的纳米晶粒具有结晶度较高、粒度均一、分散性好、堆叠密度低的特点。

膜蒸馏海水淡化用疏水性钇稳定氧化锆中空纤维膜的制备与表征

采用相转化/高温烧结技术方法制备了多孔钇稳定氧化锆(YSZ)中空纤维膜,中空纤维膜的外径1.92 mm,壁厚为0.21 mm。SEM分析表明:纤维膜为典型的三明治结构,靠近膜内外表面为指状孔,中间区域为海绵状层。采用阿基米德法测得其孔隙率为54%。用泡点法测得其平均孔径为0.56 m。通过表面接枝氟硅烷将其亲水性的表面改变为疏水性。真空式膜蒸馏实验表明YSZ中空纤维膜具有优异的盐水淡化性能。当膜的外侧与温度为80℃、浓度为4wt%的循环盐水接触,膜的内侧用真空泵抽至4×103Pa时,膜的水渗透通量高达48.3 L/(m2 h),脱盐率大于99.7%。

注浆成型法制备的钇稳定化氧化锆电解质性能研究

采用注浆法制备了钇稳定化氧化锆（ＹＳＺ）电解质。制得的样品的密度随烧结温度的升高而提高，经１５５０℃烧结的样品的相对密度为９３％，当其厚度大于０．２ｍｍ时，可以达到气密的程度，从而可用作固体氧化物燃料电池的电解质。样品经１３００℃以上温度的烧结后，可得到完全的立方萤石结构。扫描电镜测量结果表明，随烧结温度的升高，样品的晶粒尺寸变大，孔洞变小。对样品的电性能测量结果表明，在相同的温度下，各样品的晶粒电阻基本相同，但晶界电阻不同。计算表明，样品的晶粒导电活化能和分别在１３００℃、１４００℃和１５５０℃烧结的ＹＳＺ样品的晶界导电活化能为０．８２ｅＶ、０．６６ｅＶ、０．８６ｅＶ和０．

Er^(3+)掺杂钇稳定氧化锆的上转换发光

将共沉淀法制备的前驱体于1 200℃煅烧3h得到不同浓度稀土铒离子掺杂的钇稳定氧化锆基上转换粉体Zr0.92-xY0.08O1.96-0.5x∶xEr3+。用X射线衍射仪和荧光光谱仪分别测试样品的物相结构和上转换荧光光谱,探讨了样品可能的上转换机理。结果表明:样品中加入8mol%的Y3+可获得结晶性良好、单一稳定的立方型氧化锆固溶体,同时由于加入的三价钇离子和四价锆离子半径大小与价态的差异造成c-ZrO2对称性的降低并形成氧缺陷,这有利于样品的上转换发光性能的稳定和提高,扩大其实际应用。在980nm红外光激发下,样品发出539nm(2 H11/2→4 I15/2),552nm(4 S3/2→4 I15/2)左右的绿光和656nm,680nm(4 F9/2→4 I15/2)左右的红光。Er3+掺杂浓度较低(0.1mol%)时,样品的发光是以激发态吸收作用产生的绿光为主;随着Er3+掺杂浓度的增加,产生2 H11/2+4 I15/2→4 I9/2+4 I13/2,4 F7/2+4 I11/2→2 4 F9/2和4 I15/2+4 I9/2→24 I13/2的交叉弛豫作用,使得样品的绿光减弱,红光明显增强;Er3+掺杂浓度较高(9mol%)时,样品发光以红光为主,绿光微弱,交叉弛豫作用居于主导地位。

8mol%钇稳定氧化锆薄膜的高温氧化行为研究

采用电沉积-烧结方法在H13钢表面制得均匀致密的8mol%钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜,采用差热分析法探测其最佳烧结温度,采用称重法、X射线衍射法、扫描电镜法研究H13钢电沉积前后在700℃下的等温氧化过程及其产物。结果表明,电沉积对Y元素产生偏析作用,电沉积YSZ薄膜晶粒细小,晶粒尺寸约为6.5nm。表面施加8mol%YSZ薄膜后,显著提高了H13钢氧化膜的粘附性及其抗氧化性能。并对YSZ薄膜的作用机制进行了探讨。

Ni与钇稳定的氧化锆(111)表面相互作用以及界面活性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了Ni原子在钇稳定的氧化锆(YSZ)(111)和富氧的YSZ(YSZ+O)(111)表面不同位置的吸附,以及CO和O_2分子在Ni_1(单个镍原子)/YSZ和Ni_1/YSZ+O表面吸附的几何与电子结构特征.结果表明:1)单个Ni原子倾向于吸附在O原子周围,几乎不吸附在Y原子周围,且Ni原子在氧空位上吸附最稳定;2)和YSZ相比,单个Ni原子在YSZ+O表面易发生氧化现象,Ni原子失去1.06 e电子,被氧化成了Ni^+,吸附能力更强;3)被氧化的Ni催化活性大幅下降,大大减弱了表面对O_2和CO等燃料气体的吸附作用.

钇稳定二氧化锆火焰传感器的静态响应特性

以钇稳定二氧化锆(YSZ)火焰传感器为研究对象,利用马弗炉,在873~1523 K的温度范围内,测量了YSZ火焰传感器对温度的静态响应,获得并分析了传感器的静态校准曲线与静态响应特性。结果表明,YSZ火焰传感器的线性度为12.88%,24 V激励电压下的平均灵敏度为10.02 mV/K,迟滞与重复性指标分别为2.13%和2.22%,传感器间的互换度为1.22%。采用Boltzmann函数能够较为准确地拟合YSZ火焰传感器的静态校准曲线,误差小于±3.5%。YSZ火焰传感器的非线性特征明显,精密度与互换性良好,灵敏度较高,总体性能良好。相较于火焰检测中常用的热电偶和离子火焰传感器,YSZ火焰传感器对火焰温度的响应信号更为稳健,能够有效提高火焰检测的准确度与可靠性。

钇稳定氧化锆的制备方法及技术进步

钇稳定氧化锆常用的制备方法主要包括水热法、共沉淀法和溶胶凝胶法。针对在共沉淀法生产钇稳定氧化锆的过程中,存在的诸多问题和弊端,进行了工艺革新和设备改造,在不增加生产成本的前提下,有效解决了NH4Cl烟气问题,实现了氨氮废水的资源化利用,还可以获得高比表、低氯根、颗粒粒度小且分散性好的高品质产品。