掺杂铬酸镧的组织性能与低温相变研究

摘要

采用固相法制备了几种钙含量的粉体,经不同时间烧结成型系列铬酸镧试样.用扫描电镜分析试样的微观组织,研究钙含量及烧结时间对晶粒尺寸、收缩率及电阻率的影响,探讨晶粒的生长机制.通过DSC、高温X射线衍射等技术研究铬酸镧材料的低温相变行为,并对其热膨胀过程进行分析.通过晶体学计算绘制了铬酸镧菱形结构晶胞图,并结合高分辨像观察探讨了铬酸镧材料的低温相变机制.结果表明,烧结成型的试样由等轴晶组成,晶粒尺寸符合正态分布.随钙含量增加,试样硬度变高,强度变大,晶粒尺寸明显变大,随烧结时间延长,晶粒尺寸变化较小.晶粒以台阶生长方式长大,烧结过程中晶粒可能合并.不同钙含量试样的烧结致密化方式相同,长时间使用后试样中的生长台阶出现退化现象.使用2000小时后晶粒极其致密,气孔以球形为主,分布在晶内及晶界.对比试样烧结过程的收缩率发现,钙的加入可以促进烧结致密化,钙含量的摩尔比在0.02%到0.1%范围内,收缩率随钙含量增加;对所有钙含量的试样,收缩率均随烧结时间增加.电阻率测量结果表明,随钙含量增加(摩尔比<0.12%时),试样的室温电阻率明显下降,随烧结时间延长,室温电阻率变化较小.铬酸镧材料低温相变为无扩散型结构相变.正交晶胞中的[201]方向转变为菱形晶胞中的[111]方向,正交晶胞(101)面和菱形晶胞(111)面原子排列方式相同,原子间距不变,相变惯析面为菱形晶胞的(111)面.氧八面体绕三次轴扭转使铬酸镧由正交结构转变为菱形结构.高分辨电镜观察发现铬酸镧晶体中存在刃型位错.

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1选题意义

1.2铬酸镧材料的性能

1.2.1物理化学性质

1.2.2电学性质

1.2.3元件成分的挥发

1.3铬酸镧材料的应用领域

1.3.1高温电热元件

1.3.2在固体氧化物燃料电池中的应用

1.3.3铬酸镧的催化作用

1.3.4在NTC热敏电阻方面的应用

1.3.5其他方面的应用及研究

1.4铬酸镧材料的制备工艺

1.5铬酸镧材料的研究现状

1.6本文的研究目的及主要研究内容

第二章试样制备及研究方法

2.1试样制备

2.2试验方法

第三章钙含量和烧结时间对掺杂铬酸镧材料显微组织及性能影响

3.1钙含量对硬度的影响

3.2组织特征

3.2.1钙含量对晶粒尺寸的影响

3.2.2烧结时间对晶粒尺寸的影响

3.2.3晶粒表面的台阶生长

3.2.4晶粒内的气孔

3.3线收缩率的测定

3.4导电性能研究

3.5本章小结

第四章铬酸镧材料的低温结构相变

4.1相变过程分析

4.2相变过程中的热力学及动力学计算

4.2.1焓的计算

4.2.2激活能的计算

4.3相变中的结构变化

4.4相变过程中的TG分析

4.5相变时的热膨胀行为分析

4.6热应力形成裂纹

4.7本章小结

第五章铬酸镧材料的低温相变机制

5.1钙钛矿结构及铬酸镧正交结构的形成

5.2铬酸镧菱形晶胞的绘制

5.3铬酸镧结构特征及结构相变

5.3.1相变惯析面

5.3.2相变机制

5.4铬酸镧晶体的高分辨观察

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

附录

1.室温电阻率测量数据表

2.铬酸镧正交、菱形结构的原子模型及沿各晶面方向的投影

3.研究生期间发表的论文

4.研究生期间的主要科研成果