致密擴散障極限電流氧傳感器熱應(yīng)力分析及YSZ力學(xué)性能的研究.pdf

1、平板式致密擴散障型極限電流氧傳感器是一種新型的氧傳感器，由于其具有響應(yīng)快、靈敏度高，測氧范圍廣等特點被廣泛應(yīng)用。其中，固體電解質(zhì)為氧敏感材料，對氧傳感器有著非常關(guān)鍵的影響。本文對平板式致密擴散障型極限電流氧傳感器進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，主要內(nèi)容如下：
　　1、采用干壓成型，無壓燒結(jié)的方法制備了氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）固體電解質(zhì)瓷體，確定了合理的成型和燒結(jié)工藝，其中，成型工藝為：加載壓力10MPa，保壓時間1min；燒結(jié)工藝采用兩步燒結(jié)工

2、藝：首先，升溫至1500℃，然后降溫至1450℃，保溫4h，升溫過程速率為5℃/min。
　　2、研究了不同氧化釔含量對YSZ陶瓷性能的影響。結(jié)果顯示：3 YSZ陶瓷的力學(xué)性能較好，相對密度達(dá)到96.7％，彎曲強度達(dá)到285.711MPa；8YSZ陶瓷的力學(xué)性能較差，遠(yuǎn)低于3YSZ瓷體，相對密度達(dá)到90.8%，彎曲強度達(dá)到89.189MPa。
　　3、研究了添加不同含量的Al2O3對8YSZ陶瓷的力學(xué)性能有影響。結(jié)果顯示：添

3、加4wt%納米氧化鋁的8YSZ瓷體，具有較好的力學(xué)性能，其相對密度為94.0%，抗彎強度為113.86Mpa，但過多的含量，其力學(xué)性能反而降低。
　　4、建立平板式致密擴散障型極限電流氧傳感器的有限元模型，模擬了氧傳感器在冷啟時的熱應(yīng)力耦合。通過施加階躍電壓取代恒定電壓的方法，解決了響應(yīng)時間和穩(wěn)定工作溫度的矛盾。電熱耦合模擬分析結(jié)果顯示，設(shè)計的傳感器響應(yīng)時間為5s，穩(wěn)定工作溫度為800℃。熱力耦合模擬分析顯示，在氧傳感器實際安裝使