MgO--PSZ纳米粉体的制备

摘要

氧化锆因其优异的性能而成为耐火材料、高温结构材料和电子材料的重要原料。用它制成的定氧传感器广泛应用于钢铁行业，对于控制冶炼过程、提高钢的质量具有重大意义。本研究采用化学共沉淀法制备了稳定剂MgO含量为8mol％的ZrO2(MgO)纳米粉体，对其工艺过程进行了系统的研究，探讨了过滤方式、Zr4+浓度、干燥方式、沉淀剂种类、分散剂、溶剂和沉淀剂种类等因素的影响。得到以下结论:
　　(1)过滤方法对粉体的物相和晶粒大小几乎没有影响，但离心过滤法制备的粉体颗粒更细，粉体分散性能更好。
　　(2)采用低温烘箱干燥可制得粒度细、分散性好的粉体。
　　(3)随着Zr4+离子浓度的增大，粉体粗化。当ZrOCl2溶液浓度为0.5mol/L时，能够制得纳米粉体。
　　(4)加入适量的聚乙二醇可以有效地减少团聚，其作用相对乙醇洗涤效果更明显。
　　(5)用乙醇和正丁醇混合液（体积比1∶1）做溶剂和洗涤剂时制备的粉体颗粒较小，分散性能较好，团聚较少。
　　(6)去离子水为溶剂时，氨水中添加0.5mol/L碳酸氢铵或碳酸铵能够制得分散性较好的粉体;乙醇和正丁醇混合液（体积比1∶1）为溶剂时，采用最佳的沉淀剂组成，所制得的粉体晶粒尺寸、颗粒大小有所减小，且粉体的分散性能较好。
　　(7)氨水和0.5mol/L的碳酸氨或者碳酸氢铵为沉淀剂时制得的粉体具有较好的烧结性能。尤其添加0.5mol/L碳酸氢铵时制备的粉体其烧结密度最大，气孔最少。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的及意义

1．3 主要研究内容

第2章 文献综述

2．1 氧化锆基固体电解质概述

2．1．1 氧化锆的晶体结构特性

2．1．2 二氧化锆复合体的固溶机理

2．1．3 四方ZrO2的增韧作用

2．2 ZrO2(MgO)电解质的工作原理

2．3 纳米二氧化锆粉体的制备

2．3．1 纳米二氧化锆粉体的性质

2．3．2 纳米二氧化锆粉体的制备方法

2．3．3 MgO-PSZ粉末的团聚及控制

2．4 氧化锆块体的制备方法

2．4．1 粉体成型

2．4．2 烧结

第3章 氧化锆粉体的制备

3．1 引言

3．2 实验原料及设备

3．2．1 实验原料

3．2．2 主要实验设备

3．3 粉末的制备

3．3．1 实验流程

3．3．2 性能测试

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 过滤方法对粉体的影响

3．4．2 Zr4+浓度对粉体的影响

3．4．3 干燥方式对粉体的影响

3．4．4 分散剂对粉体的影响

3．4．5 溶剂对分散性能的影响

3．4．6 沉淀剂种类对粉体的影响

第4章 粉体的烧结性能研究

4．1 实验过程

4．1．1 粉末成型

4．1．2 烧结

4．2 性能检测方法

4．2．1 体积密度及气孔率的测定

4．2．2 试样收缩率的测定

4．2．3 SEM检测

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 体积密度和气孔率

4．3．2 试样收缩率

4．3．3 SEM分析结果

4．3．4 小结

第5章 结论

参考文献

致谢

论文包含图、表、公式及文献