添加氧化鋁對LSGM組織和力學性能的研究.pdf

1、自從1994年Ishihara和Goodenough發(fā)現(xiàn)Sr,Mg摻雜的LaGaO3具有較高的氧離子電導率以來，很多科研工作者對這一新型電解質(zhì)材料進行了研究，研究表明Sr,Mg摻雜的LaGaO3(LSGM)基鈣鈦礦型氧化物在中溫(600～800℃)和較寬的氧分壓范圍內(nèi)呈現(xiàn)出較高的氧離子電導率和穩(wěn)定性，是一種很有發(fā)展前途的中溫電解質(zhì)材料。但是在實際應用中，人們發(fā)現(xiàn)較差的力學性能導致這種材料難以得到廣泛的應用。Yasuda等人的研究表明，在

2、LaGaO3基體中分散加入2wt％氧化鋁可以在不降低電解質(zhì)的電導率的同時大幅度的提高材料的機械性能。本文在此基礎上，用不同粒度的氧化鋁分散加入到基體中，并分別與沒加氧化鋁的材料進行比較，研究加入的氧化鋁的粒度對力學性能提高的影響，并對材料的顯微組織分析進行了分析。 本課題通過固相反應法制備了LSGM1520粉體，在其中均勻摻雜兩種粒度的氧化鋁，最終燒結制得電解質(zhì)材料。對所制備的材料進行XRD物相分析，采用掃描電鏡進行顯微組織分析

3、和能譜分析。此外，研究了材料的抗彎強度、斷裂韌性和硬度。 XRD分析結果顯示，三種材料都為兩相結構(LaGaO3+LaSrGa3O7)。氧化鋁的添加使得雜相的含量略有增加，氧化鋁進入了主相和雜相晶格之中。對所制備的材料進行SEM分析可知，添加細氧化鋁材料的晶粒尺寸最小，相分布最為均勻，未添加氧化鋁材料的晶粒粗大，雜相分布偏析，添加粗氧化鋁的材料的顯微結構介于兩者之間。對應的添加細氧化鋁材料的抗彎強度最高，粗氧化鋁添加的抗彎強度次