鎂鐵摻雜氧化鋯固體電解質結構及性能研究.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(如氧、硫、磷等)的含量，采用了以氧化鋯固體電解質為主體的定氧探頭在鋼水中測定氧含量并計算其他雜質含量的方法，并取得了巨大成效，但目前國內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，采用固相反應法制備了鎂穩(wěn)和鐵鎂共穩(wěn)的氧化鋯固體電解質。利用XRD、SEM及交流阻抗分析等測試技術對試樣進行了結構表征和性能測試，研究了摻加氧化鎂以及鐵鎂共摻對氧化鋯固體電解質的相組成、微觀結構及電性能的影響規(guī)律。
　　 XRD測試結果表明燒結溫度、摻入氧化鎂、鐵鎂共摻均能改變氧化鋯固體電解質的物相組成，氧化鐵對不同鎂摻量

3、的氧化鋯固體電解質的物相組成影響也不同，因此為了獲得預期相組成的固體電解質，必須綜合考慮氧化鐵、氧化鎂摻入量與燒結溫度。
　　 SEM測試結果表明固體電解質中出現(xiàn)了網(wǎng)狀晶形結構，且生成量與燒結溫度、摻加劑組分及含量有關。氧化鐵的摻加能提高固體電解質的致密度。在一定的摻加劑組分下，燒結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研究了不同組分、不同燒結溫度下系列樣品的電導特性，發(fā)現(xiàn)適當?shù)臒Y溫度和鎂鐵摻

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