鎂鐵摻雜氧化鋯固體電解質(zhì)結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、鋼鐵以其低廉的價格、可靠的性能成為人類生產(chǎn)和生活中不可或缺的材料，同時人們對鋼鐵的質(zhì)量和性能有了更高的要求。為了實時監(jiān)測鋼鐵冶煉過程中有害雜質(zhì)(如氧、硫、磷等)的含量，采用了以氧化鋯固體電解質(zhì)為主體的定氧探頭在鋼水中測定氧含量并計算其他雜質(zhì)含量的方法，并取得了巨大成效，但目前國內(nèi)大型鋼鐵廠使用的定氧探頭都依賴于進口，因此快速定氧存在著極大的市場及發(fā)展空間。
　　 氧化鋯固體電解質(zhì)中摻加適量的金屬氧化物(如MgO、CaO等)，使其

2、具有更高的強度、熱穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)率，從而適用于現(xiàn)代煉鋼工藝。
　　 本文以氧化鎂和氧化鐵作為穩(wěn)定劑，采用固相反應(yīng)法制備了鎂穩(wěn)和鐵鎂共穩(wěn)的氧化鋯固體電解質(zhì)。利用XRD、SEM及交流阻抗分析等測試技術(shù)對試樣進行了結(jié)構(gòu)表征和性能測試，研究了摻加氧化鎂以及鐵鎂共摻對氧化鋯固體電解質(zhì)的相組成、微觀結(jié)構(gòu)及電性能的影響規(guī)律。
　　 XRD測試結(jié)果表明燒結(jié)溫度、摻入氧化鎂、鐵鎂共摻均能改變氧化鋯固體電解質(zhì)的物相組成，氧化鐵對不同鎂摻量

3、的氧化鋯固體電解質(zhì)的物相組成影響也不同，因此為了獲得預(yù)期相組成的固體電解質(zhì)，必須綜合考慮氧化鐵、氧化鎂摻入量與燒結(jié)溫度。
　　 SEM測試結(jié)果表明固體電解質(zhì)中出現(xiàn)了網(wǎng)狀晶形結(jié)構(gòu)，且生成量與燒結(jié)溫度、摻加劑組分及含量有關(guān)。氧化鐵的摻加能提高固體電解質(zhì)的致密度。在一定的摻加劑組分下，燒結(jié)溫度的提高能增大晶粒尺寸，提高致密度。
　　 利用交流阻抗譜技術(shù)研究了不同組分、不同燒結(jié)溫度下系列樣品的電導(dǎo)特性，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)臒Y(jié)溫度和鎂鐵摻

4、加能提高固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率與電導(dǎo)活化能并沒有對應(yīng)關(guān)系，引入氧化鐵會增加固體電解質(zhì)的電導(dǎo)活化能而在高溫時鎂鐵共摻固體電解質(zhì)會有很大的電導(dǎo)率。在綜合考慮了固體電解質(zhì)相組成以及高溫下電導(dǎo)率的情況下，選用摻加2.0％氧化鎂和0.5％氧化鐵的氧化鋯固體電解質(zhì)，燒結(jié)溫度為1600℃。
　　 固體電解質(zhì)的物相組成直接影響著電解質(zhì)的電導(dǎo)性能，微觀形貌能間接的體現(xiàn)出電解質(zhì)的電導(dǎo)特性。
　　 自制鋼液快速定氧傳感器在鞍山鋼鐵和華西鋼