ZrO-,2--Y-,2-O-,3--MgO三元系氣敏材料的制備和相關(guān)性能的研究.pdf

1、在ZrO<,2>-Y<,2>O<,3>二元系統(tǒng)中添加第三組元從而構(gòu)成三元系統(tǒng)是目前ZrO<,2>基固體電解質(zhì)材料研制領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。由于MgO的價(jià)格遠(yuǎn)低于Y<,2>O<,3>，因而從電性能/價(jià)格比角度而言，ZrO<,2>-Y<,2>O<,3>-MgO三元電解質(zhì)材料較之于傳統(tǒng)的Y<,2>O<,3>穩(wěn)定ZrO<,2>材料具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ男孪到y(tǒng)。本論文立足于汽車(chē)用濃差型氧傳感器的研究，根據(jù)相關(guān)氧傳感器的生產(chǎn)流程，對(duì)汽

2、車(chē)用氧傳感器的核心部件ZrO<,2>-Y<,2>O<,3>-MgO(MY系列)固體電解質(zhì)器件生產(chǎn)中粉體的混合、蠟漿的制備、模具制備、燒結(jié)工藝、電極制作、成品的電性能測(cè)試，抗熱震性能測(cè)試等方面進(jìn)行了細(xì)致的研究。 由電性能測(cè)試結(jié)果可知，輸出電壓隨測(cè)試溫度的升高而增加，但變化是非線性的。隨溫度的升高氧離子的激活能降低，因而引起躍遷幾率增加，同時(shí)還有一些本征空位也參與氧離子的傳輸，從而隨著溫度的增加使得通過(guò)ZrO<,2>固體電解

3、質(zhì)中的氧離子數(shù)目增加，開(kāi)路電壓較低溫情況下迅速增加。 氧化鋯材料的離子導(dǎo)電率與摻雜氧化物化學(xué)成分及其含量有關(guān)，摻雜量增加到某一值時(shí)，離子導(dǎo)電率對(duì)每種成分摻雜會(huì)出現(xiàn)不同的極大值。本文中MY系列中，導(dǎo)電率最高時(shí)，摻雜物的含量分別為：Y<,2>O<,3>為3mol％，MgO為5mol％。同時(shí)，當(dāng)摻雜高于這一值時(shí)，其離子導(dǎo)電率反而下降。 利用X-Ray衍射、SEM、電子探針等測(cè)試手段研究了ZrO<,2>氣敏材料的微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)試

4、驗(yàn)結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)試樣燒結(jié)較為理想。從SEM顯微結(jié)構(gòu)分析，加入第二種穩(wěn)定劑后，顆粒分布較為均勻，有部分晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象。從電子探針顯微結(jié)構(gòu)分析顯示，各個(gè)試樣中MgO與ZrO<,2>混合的比較均勻，MgO沒(méi)有發(fā)生偏析，部分聚集等現(xiàn)象。 由抗熱震性測(cè)試結(jié)果可知，MY系列中，隨MgO含量的增加，抗熱震性升高，在5mol％左右達(dá)到最大值，然后隨MgO含量的增加而降低。MgO加入基體材料后產(chǎn)生雙晶結(jié)構(gòu)并伴生氣孔，因其形成ZrO<,2>