鈣穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的制備及其導(dǎo)電性能研究.pdf

1、鈣穩(wěn)定氧化鋯(CSZ)陶瓷具有較高的離子電導(dǎo)率，而且還具有熱導(dǎo)率低、高溫化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱震性能優(yōu)良、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在氧傳感器、氧泵和高溫發(fā)熱體方面廣泛應(yīng)用。本文以氧化鋯和硝酸鈣為原料，采用常壓燒結(jié)工藝，制備了系列的CSZ陶瓷，對 CSZ粉體進(jìn)行粒度分析，測試了燒結(jié)體的致密度、開口氣孔率，利用 XRD、Roman、SEM和交流阻抗技術(shù)分別對鈣穩(wěn)定氧化鋯陶瓷進(jìn)行了表征，重點(diǎn)研究了氧化鈣的添加量、燒結(jié)溫度、物相、微觀結(jié)構(gòu)對燒結(jié)體電性能的影響規(guī)

2、律。結(jié)果表明：
　　鈣穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的致密度基本上隨著 CaO添加量的增加呈先增加后減小的趨勢，開口氣孔率隨著燒結(jié)溫度的升高而減小，燒結(jié)樣品較為致密；燒結(jié)樣品的主晶相為立方相氧化鋯(c-ZrO2)和四方相氧化鋯(t-ZrO2)，少數(shù)燒結(jié)樣品中還含有單斜相氧化鋯(m-ZrO2)。隨著燒結(jié)溫度升高和 CaO添加量的增多，燒結(jié)樣品的物相由c-ZrO2、t-ZrO2和m-ZrO2逐漸變?yōu)閏-ZrO2、t-ZrO2再變?yōu)閏-ZrO2；斷面晶

3、界清晰可見，燒結(jié)樣品的主要斷裂方式是沿晶斷裂，晶粒大小均勻。
　　鈣穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的電導(dǎo)率由燒結(jié)樣品中的氧空位的濃度和遷移率決定，隨著CaO添加量的增加鈣穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的電導(dǎo)率先增加后減小，其中添加5.0wt％CaO的燒結(jié)樣品電導(dǎo)率值較高，表明其氧空位濃度處于較優(yōu)的水平；燒結(jié)溫度主要通過物相和晶粒晶界來影響燒結(jié)體的電導(dǎo)率；電導(dǎo)率的大小還與 CSZ陶瓷的相比例有關(guān)，立方相和四方相的相比例應(yīng)該處于一個合適的范圍內(nèi)。晶粒小而均勻，晶界數(shù)