一、氧化锆系的相结构和转变(论文文献综述)
王永辉[1](2021)在《紫色陶瓷制备及机械性能研究》文中指出随着智能时代的迅速发展,彩色陶瓷越来越广泛地应用到各行各业。由于彩色陶瓷色泽亮丽,具有低的信号干扰等特性,彩色陶瓷开始广泛地应用到手机背板,表环等智能穿戴上。本论文期望制备出一种满足颜色要求的智能穿戴紫色陶瓷,经过选择只有锆酸钕能够满足颜色的要求,但是锆酸钕紫色陶瓷的力学性能不好,尤其是断裂韧性极低,因此提高锆酸钕紫色陶瓷的断裂韧性成为了重中之重,这也是国内外学者研究的一热点话题。本论文主要研究在锆酸钕中加入3mol%氧化钇的稳定氧化锆(3YSZ),制备成复相陶瓷后,其机械性能和光学性能的变化规律。本论文以锆酸钕,3mol%氧化钇的稳定氧化锆(3YSZ)为原料,以一定的配比进行配料,通过固相球磨法制备锆酸钕复相陶瓷,加入的3YSZ的质量分数分别为:0,20wt%,40wt%,50wt%,60wt%,70wt%,80wt%。烧结温度为1500oC,1450oC和1400oC,同时以X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、紫外反射光谱仪、色度仪、全自动维氏显微硬度仪对所制备的陶瓷片试样进行物相结构,微观结构,光学性能和机械性能的测试。根据X射线衍射仪(XRD)以及拉曼光谱仪对物相结构进行分析,可以看出所制备的陶瓷试样烧绿石相和氧化锆的四方相共存。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)可以看出制备的陶瓷片试样均匀致密,晶粒尺寸较小。对其光学性能进行测试,由紫外反射光谱测试可知:对于相同的组分,所有的烧结温度在同一波长处的反射率变化不大,表明温度对其影响不是很大。对于相同的烧结温度,在紫色光波长400~435nm范围内,随着3YSZ含量的减少,其反射率逐渐的增加,表明紫光反射增加,紫色程度加深。由色度仪测试可知:对于相同的烧结温度,随着3YSZ含量的减少,所有陶瓷片试样的亮度值(L*)逐渐的降低,紫色加深。温度对颜色影响不大,这与实际的陶瓷试样颜色规律一致。利用全自动维氏硬度仪对其力学性能进行测试可知:加入的3YSZ含量是多还是少,相对于锆酸钕陶瓷维氏硬度都有所提高。当3YSZ含量为80%时,烧结温度为1400oC时,维氏硬度最大,最大为12.93 GPa,比单纯的锆酸钕提高了近88%。对于相同的烧结温度,随着3YSZ质量分数的增加,其维氏硬度值逐渐的增加;对于相同含量的3YSZ,其维氏硬度值随着烧结温度的降低而增加,加入3YSZ后晶粒的尺寸减小,晶界增多。对于断裂韧性而言,加入的3YSZ含量是多还是少,相对于单纯的锆酸钕的断裂韧性都有所提高。当3YSZ含量为80%时,烧结温度为1400oC时,断裂韧性最大,最大值为8.15 MPa m1/2,比单纯的锆酸钕2.57 MPa m1/2提高了近两倍。这是由于第二相弥散增韧和马氏体相变增韧共同导致的。综上所述,本论文通过在锆酸钕中加入3mol%氧化钇的稳定氧化锆(3YSZ)制备出了紫色陶瓷。当烧结温度为1400oC,3YSZ含量为60%和70%时所制备的紫色陶瓷颜色都能满足智能穿戴的要求,亮度值低于70,而且其维氏硬度和断裂韧性都比单纯的锆酸钕陶瓷高,满足断裂韧性的要求,断裂韧性高于5 MPa m1/2。
高振祥[2](2021)在《大气等离子喷涂YSZ涂层在NaCl溶液中的腐蚀磨损行为研究》文中提出氧化锆陶瓷因具有高耐热性、耐腐蚀性、耐磨损性和与钢铁相近的热膨胀系数等特点使其在金属表面防护方面具有很广泛的应用。大气等离子喷涂技术(APS)因粉末沉积率高、喷涂温度高,喷涂时使用惰性气体保护等优点被常用于沉积高熔点材料。本文采用大气等离子喷涂技术(APS)在304不锈钢表面制备了氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层,通过与304不锈钢对比研究了其在3.5wt.%Na Cl下的腐蚀磨损性能。采用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、X-ray射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和洛式硬度计等对涂层的粗糙度、晶相结构、涂层厚度、表面形貌以及硬度进行了表征。通过电化学工作站和摩擦磨损试验机协同操作对样品施加恒电位来进行腐蚀磨损试验,分别探求在阴极保护条件下,磨擦对腐蚀可能产生的影响;和在阳极促进材料腐蚀作用下,研究腐蚀与磨损的协同作用。对在磨损过程中腐蚀溶液造成的腐蚀电流变化和磨损前后阻抗变化进行测量,利用白光轮廓仪分析了3D磨痕形貌并计算磨损率。结果表明:通过大气等离子喷涂技术制备的YSZ涂层由于晶形稳定剂氧化钇的存在,氧化锆主要为四方相结构,涂层的HRC硬度为87.2,制备涂层厚度均匀,约45μm左右。动电位扫描来看,静态条件下YSZ涂层相比于304不锈钢基体在未发生击穿之前阳极电流密度总体偏低。腐蚀磨损条件下,YSZ涂层具有极低的腐蚀电流密度。在恒电位条件下,YSZ涂层腐蚀电流密度变化趋势与304不锈钢变化趋势一致,但在磨损前后YSZ涂层腐蚀电流密度变化较小,这与动电位扫描一致。对于304不锈钢,在选定的四个电位中,除纯磨损条件下的-0.7V(vs.SCE)外,304不锈钢在其余三个恒电位腐蚀磨损影响下,摩擦系数均明显降低,而对于YSZ涂层来说,除选定电位中最高电位外,其余恒电位腐蚀磨损并没有对YSZ涂层的摩擦系数产生明显影响,表明YSZ涂层相对于304不锈钢具有更好的耐腐蚀磨损能力。从磨损前后的阻抗得出,在阴极电位下,YSZ涂层阻抗性能略有下降,但在阳极电位下,YSZ涂层阻抗性能几乎不变。304不锈钢无论在哪种电位,磨损结束后阻抗性能都会下降。表明YSZ涂层在电化学腐蚀下具有良好的耐腐蚀磨损性。YSZ涂层在纯磨损条件下与304不锈钢相比有着更多的磨损量,这是由于热喷涂陶瓷涂层的缺陷导致的。随着电位的增加,YSZ涂层和304不锈钢的损失量也在增加,但从数据来看,YSZ涂层的增长率明显低于304不锈钢,说明YSZ涂层在恒电位加速腐蚀的条件下对304不锈钢有着很好的保护效果。整体来看,虽然YSZ涂层在纯磨损上相比于304不锈钢有着较高的损失量,但其随着电位的增加增长量很低,无论在静态条件还是腐蚀磨损条件都保持着较低的腐蚀电流密度,并且在对电化学阻抗方面也有着明显的效果。
杨兵[3](2020)在《溶液法制备氧化物薄膜晶体管及在逻辑器件中的应用研究》文中指出溶液法制备薄膜晶体管(TFTs)具有成本低廉工艺简单,组分比例可控,便于大批量生产等特点,特别适用于新材料的探究和最佳工艺条件的确定,在透明显示器件制备和逻辑门器件构筑中起着举足轻重的作用。近年来,薄膜晶体管的制备工艺和电学性能得到突飞猛进的发展,以铟镓锌氧(IGZO)为代表的TFTs已经实现了产业化。但是铟作为稀缺元素的使用限制了器件成本的降低和更广泛的应用,因此开发非铟TFTs有迫切的市场需求和战略意义。本文深入探究了新型金属氧化物在介电层中的应用,研究了器件的时效稳定性,光照稳定性,偏压界面稳定性。此外利用低成本的非铟有源层和介电层掺杂成功构筑了一系列薄膜晶体管,并探索了在逻辑电路中的反相器的应用。主要成果如下:1.通过溶液凝胶法制备了氧化镝薄膜作为高性能氧化铟锌薄膜晶体管的介电层,时效10天后的TFT表现出极高的电流开关比1×109,大的饱和迁移率12.6 cm2V-1s-1和可以忽略的迟滞,这是由于空气中的水分子扩散入薄膜起着电子供体的作用,其构筑的反相器在3 V的操作电压下表现出10.1的高增益和良好的动态响应性能。光照稳定性模型结果显示白光照射下的TFT在各种光辐照下的稳定性最好,阈值电压偏移为0.25 V,说明较弱的激发光电子只能激活传导带的电子,而不会在界面上产生新的缺陷,不同光源表现出的特征稳定性显示出其在光电探测器中的应用潜力。2.采用溶液法制备的氧化锌锡薄膜与氧化镝栅介质薄膜构筑了低成本的TFTs。研究发现锌锡比例为1:1时,三元尖晶石型Zn2SnO4相达到峰值,研究发现经过10天的时效处理后,器件的饱和载流子迁移率从0.57增加到2.5 cm2V-1s-1,开关比从7.8×104增加到2.4×106,所构筑的反相器在2.5 V的操作电压下表现出7.3的增益和良好的动态响应。晶态下的电子传输模型显示时效扩散过程中非共格往半共格界面的转变可以释放被捕获的电子。此外,提出了时效天数与迟滞的变化量的指数模型,进一步发现器件的时效稳定性不仅与退火温度有关,还与界面匹配度因子有关。3.采用溶液法把氧化镱与低成本的氧化锌锡薄膜结合成功构筑成为低压调控的TFTs,退火后器件表现出9.1 cm2V-1s-1的饱和迁移率值和2.15×107的开关比,这甚至超过了文献报道的铟基TFT,所构筑的反相器在2 V的操作电压下表现出5.6的增益和良好的动态响应。通过能带模型对转移曲线中的驼峰现象,不同偏压下的界面变化进行了系统探究,并指出电场延迟效应也会造成偏压稳定性的提高。同时发现集成的TFT仍然符合前面提出的时效天数与迟滞的变化量的指数模型,并且指出界面匹配度因子不受退火温度影响,而由界面层的材料决定。4.为了构筑低成本环境友好型TFTs,把氧化镝,氧化镱,氧化钆掺入到氧化锆水溶液中去制备介电层,结果发现钆掺杂的氧化锆薄膜的表面质量最高。利用可变程跃迁(variable range-hopping,VRH)模型对构筑器件的电学性能进行比较分析发现,水基的氧化锆钆薄膜有助于得到更加清洁的界面,其漏流密度低至6×10-10A cm-2,击穿电场可达7.32 MV/cm。因此有源层的最佳退火温度可以从之前的500 ℃降至430 ℃,在2V的低压驱动下饱和载流子迁移率可达~3.10 cm2V-1s-1,在1.5V偏压作用5400s后开关比可以达到8×107,阈值电压的偏移仅为0.25V。负载型的反相器在2.5V的操作电压下表现出的最大增益可以达到7.3。这对于实现低功耗,大面积柔性电子器件的发展迈出了重要一步。
景强[4](2020)在《高性能ZrO2陶瓷制备及机理研究》文中指出氧化锆陶瓷以其独特优异的机械性能、生物相容性、美观性、低热导率和高化学稳定性在生物材料中得到了广泛的应用,然而纯氧化锆陶瓷在烧结与冷却过程由于马氏体相变引起的膨胀容易开裂严重影响氧化锆的应用。3mol%氧化钇稳定四方多晶氧化锆陶瓷(3Y-TZP)由于相变增韧机理的存在使其能保持良好的力学性能因而被广泛应用于制作牙冠和固定修复体,但是研究发现3Y-TZP陶瓷的断裂韧性并不能满足实际应用且同时存在低温老化(LTD)现象,因此如何在保持优良力学性能的同时提高3Y-TZP陶瓷的抗老化性能是当前研究的重点。本文以Y2O3、ZrO2、Al2O3、La2O3、YF3、GeO2为原料,通过高能球磨法(HP)分别制备了HP+x(Al2O3)(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25wt%)、3Y-TZP-xYF3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,0.4mol%)和3YSZ-xGeO2(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0mol%)三种体系陶瓷材料,同时使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、拉曼光谱(Raman)、陶瓷弯曲强度试验机、维氏显微硬度计、微控制电子万能试验机等表征并分析了3Y-TZP陶瓷的力学性能及老化性能,最后通过研究相含量的变化来进一步分析氧化锆陶瓷的老化机理。通过高能球磨法制备了3Y-TZP掺杂氧化铝(HP+x wt%(Al2O3))陶瓷,与液相法制备的3Y-TZP掺杂氧化铝(CP+x wt%(Al2O3))陶瓷对比研究了其力学性能和抗老化性能。结果显示HP+x wt%(Al2O3)陶瓷显示出的硬度12.93GPa和断裂韧性9.17MPa m1/2明显高于CP+x wt%(Al2O3)陶瓷,对于HP+x wt%(Al2O3)陶瓷,随着Al2O3掺杂量的增加,HP+0.15wt%(Al2O3))陶瓷显示出了良好的老化性能和力学性能。对3Y-TZP掺杂不同摩尔分数的YF3,研究了不同YF3掺杂量对该体系陶瓷力学性能和老化性能的影响。结果表明,YF3的掺杂对3Y-TZP陶瓷的老化性能和力学性能有显着影响。当YF3的掺杂量保持在合理双相区时(RBR),在这个区域由于T-M(四方相到单斜相转变)占主导地位此时晶粒生长缓慢,3Y-TZP-xYF3陶瓷的力学性能和老化性能得到大幅度提高,当YF3的掺杂量超过0.15mol%进入饱和双相区(SBR)由于T-C(四方相到立方相转变)的影响陶瓷的力学性能和老化性能呈下降趋势。通过固相法制备了3YSZ-xGeO2陶瓷,研究了氧化锗的掺杂对3mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)陶瓷力学性能和微观结构的影响,研究结果表明氧化锗的掺杂对3YSZ陶瓷的力学性能有着显着的影响,并且当氧化锗的掺杂量在一定范围内时Ge4+的大量偏析强化了晶界,从而抑制了3YSZ陶瓷晶粒的生长使得强度有了大幅度的提升,同时GeO2的掺杂使得应力作用下该体系陶瓷的残余应力变化率有所提高从而提高断裂韧性。最后研究了相含量对钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷水热老化性能的影响。对掺有0-0.15wt%Al2O3和0-0.4mol%La2O3的3mol%氧化钇稳定氧化锆(3YSZ)和2-8 mol%YSZ的11种陶瓷标准试样在134℃水蒸气中进行了0、5、15、30、60、120和200 h不同时间的老化,用XRD测定了老化后四方相向单斜相(T-M)的转变。结果表明氧化锆陶瓷的老化是因为低温环境下四方相中氧化钇的含量消耗而引起的T-M转变,氧化铝和氧化镧的掺杂抑制了四方相中氧化钇的消耗从而提高了YSZ陶瓷的抗老化性能,同时研究发现3Y-0.15Al-0.2La陶瓷显示出了优异的抗老化性能和高的断裂韧性9.03 MPa m1/2。综上所述,通过高能球磨法制备的3Y-TZP通过掺杂Al2O3、La2O3、YF3、GeO2,能够在不同程度上提高氧化锆陶瓷的力学性能和老化性能,同时研究相含量的变化能够更清晰的阐述老化机理,这对3Y-TZP在牙科陶瓷的应用和未来结构陶瓷的发展提供了重要的依据。
饶金伟[5](2020)在《MnF2掺杂ZrO2的制备、扩散及其性能研究》文中研究指明氧化锆作为一种具有高硬度,高强度,高韧性,高耐磨性和高耐化学腐蚀性等物理和化学性能的材料,在陶瓷方面有非常大的应用与研究潜力。氧化锆(ZrO2)存在三种结构多态性:单斜相(m)、四方相(t)和立方向(c)。随着温度的升高或加入适当的掺杂剂,可以发生从单斜向四方再向立方的相变。在室温条件下,可以用多种不同的掺杂价来稳定ZrO2的高温四方相或立方相。三种氧化锆多晶型与不同的掺杂剂共同作用,形成了具有优异离子电导率、高硬度、高介电常数等优异性能的材料。本文的目标是探索MnF2掺杂ZrO2的相变及稳定机理,在此基础上,研究其基本物理性能,并明确其在工业领域的应用前景。首次系统的进行了MnF2-ZrO2体系相形成热力学与动力学研究,阐述了多价元素Mn对ZrO2稳定作用的机理,并建立Mn-Zr-O-F体系的反应模型;在充分理解该体系物理性能的基础上,系统的测量并分析了该体系的光学、电学及磁学性能。主要研究结果如下:(1)首先以MnF2-ZrO2体系热力学实验为基础,利用TG-DSC等测试手段,对体系的热力学稳定相及影响相变的因素进行了系统分析。DSC研究结果表明,MnF2掺杂ZrO2在升温过程中先后经历MnF2的分解、m-ZrO2→t-ZrO2相变、及Mn2+进入t-ZrO2晶格并形成c-ZrO2固溶体的过程。通过综合分析各个影响相变过程的参数,提出了MnF2掺杂ZrO2的相变机制。相稳定性研究发现,具有立方相的氧化锆在氩气气氛中不同温度下退火时,立方相依然可以稳定存在;而在空气气氛中退火时,800℃以下立方相可以稳定存在,当退火温度达到1000℃时,立方相的氧化锆转变为单斜相的氧化锆。(2)采用MnF2掺杂ZrO2扩散偶法研究了元素的扩散过程及扩散产物相的生长机制。研究发现在扩散过程中,Mn元素是主要扩散物质,在扩散过程中进入m-ZrO2晶格中形成c-ZrO2固溶体。通过对c-ZrO2相互作用层生长规律的研究,得出其生长机制为晶格扩散控制的生长机制。(3)MnF2掺杂过后的ZrO2样品的禁带宽度减小;随着MnF2掺杂浓度的增加,荧光发射峰的峰位出现蓝移,并且发射峰的强度增强;MnF2掺杂过后的ZrO2样品,对MB染料的降解能力大幅提高。(4)随着MnF2掺杂浓度的增加,电导率增加而活化能减少;30mol%MnF2掺杂ZrO2的样品分别在氩气和空气气氛中退火后,随着退火温度的升高,电导率增加,活化能减少,并且当退火温度达到1000℃时,活化能急剧减小。(5)Mn掺杂ZrO2的铁磁行为主要来源于立方氧化锆晶格中缺陷与氧空位之间的铁磁相互作用。随着Mn掺入量的增加,ZrO2的氧空位增加,从而铁磁性增强。对30mol%MnF2掺杂ZrO2的样品在退火处理后,磁矩减小,但依然表现出明显的铁磁相互作用。
徐守磊[6](2019)在《Tm2O3、Yb2O3和Ho2O3掺杂氧化钇稳定氧化锆(YSZ)单晶体的制备及其发光性能研究》文中提出ZrO2晶体因为具有熔点高(2700°)、禁带宽度宽(5.0 eV)和声子能量低(470 cm-1)等优异的物理化学性能,广泛应用于光学器件、氧敏元件、高温测温传感器、固态燃料电池电解质和航空发动机叶片涂层等领域。将6 mol%、8 mol%、10 mol%和12 mol%的Y2O3掺入ZrO2,利用光学浮区炉制备了较大尺寸(Φ7×70mm)高质量的氧化钇稳定氧化锆晶体(分别记为6YSZ、8YSZ、10YSZ和12YSZ);并以8YSZ为基质材料,掺入不同浓度的稀土氧化物(Tm2O3、Yb2O3和Ho2O3)并生长成相应的晶体,分别记为:Tm2O3:YSZ、Yb/Tm:YSZ和Ho/Yb/Tm:YSZ晶体。通过XRD、Raman光谱和正电子湮没寿命谱测试了晶体样品的微观结构;采用UV-Vis-NIR吸收光谱、PL和PLE谱表征了晶体的光学性能并计算了晶体样品的色坐标和色纯度参数;运用J-O理论、第一性原理计算分析了晶体样品的振子强度、发光性能以及YSZ晶体的电子结构等信息。通过分析不同激活离子在8YSZ基质晶体中的发光特性,探究了电子结构、稀土离子4f电子和微观缺陷等深层次因素影响晶体光学性能和磁学性能的物理机制。不同含量Y2O3稳定的ZrO2晶体测试结果表明:6YSZ晶体为四方和立方混合相结构,导致其为乳白色不透明状晶体,8YSZ、10YSZ和12YSZ晶体为立方相结构;随Y2O3含量的增加,晶格常数增加,平均正电子寿命τm增加,光学带宽减小。PL和PLE谱上分别有一个位于416 nm和250 nm的发射峰和激发峰;8YSZ、10YSZ和12YSZ晶体在小磁场范围内均显示出弱铁磁性,且饱和磁化强度随Y2O3含量的增加饱和增加。第一性原理计算表明,氧化钇稳定氧化锆晶体的价带和导带分别主要由O的2p电子和Zr的4d电子构成,Y的4d电子主要对价带底有贡献;且随着Y2O3含量的增加,Zr-O键键长变短,Zr4+逐渐由八配位向七配位转变,同时价带向Fermi能级移动,导致缺陷增多,禁带变窄。因此,8YSZ晶体由于光学透过性好且含有较少的缺陷可作为发光材料的基质晶体。对于Tm2O3:YSZ晶体,所有晶体均为立方相结构,在200-800 nm范围内有四个吸收峰,分别位于356 nm(3H6→1D2)、460.5 nm(3H6→1G4)、678.5nm(3H6→3F2,3)和784 nm(3H6→3H4),随着Tm2O3含量的增加,光学带宽增加;晶体在356nm的光激发下,得到分别位于487 nm、497 nm和656.5nm处的强蓝光峰和弱的红光以及红外发射峰;Tm2O3的含量为0.5 mol%时,蓝光发射强度最大。0.5 mol%Tm2O3:YSZ晶体的最大发光强度分别是0.5mol%Tm2O3:YSZ陶瓷和0.5mol%Tm2O3:YAG晶体的1.37倍和1.42倍,且发光光谱色纯度高达99%,因此YSZ晶体可作为Tm3+发光的基质晶体。不同浓度Yb2O3和0.5 mol%Tm2O3共掺的YSZ晶体测试表明,所有晶体均为立方相结构,Yb3+主要占据Y3+位。在200-1800 nm总共观察到7个吸收峰,可见光区的四个吸收峰峰主要是Tm3+的贡献,近红外光区的三个吸收峰分别来自于Tm3+的3H6→3H5(1200 nm)和3H6→3F4(1721.5 nm)跃迁以及Yb3+的2F7/2→2F5/2(850-1000 nm)跃迁,并且Yb3+的吸收截面约为104.09×10-2020 cm-2。在980 nm激光激发下,得到分别位于488 nm、658 nm和800 nm三个上转化发射峰,Yb2O3的浓度为2.0 mol%时,晶体样品的发光强度最大,且上转换蓝光和红光为三光子过程,近红外光为双光子过程;J-O理论计算得到Ω2、Ω4和Ω6分别为0.41×10-2020 cm2、0.12×10-2020 cm2和0.15×10-2020 cm2,Ω2>Ω4说明Tm3+主要占据7配位的Zr4+位;2.0Yb/Tm:YSZ晶体在980 nm激光激发下,1G4→3H6(488 nm)处的寿命为7.72ms。以上结果表明Yb/Tm:YSZ晶体可应用于激光和荧光的输出。对于不同浓度的Ho2O3和0.5 mol%Tm2O3以及2.0mol%Yb2O3共掺的YSZ晶体,XRD和Raman测试表明该系列晶体为四方相结构,在200-800nm范围内,除了Tm3+的四个吸收峰外,还观察到Ho3+的六个吸收峰,分别位于383 nm(5I8→5G4+3K7)、417 nm(5I8→5G5)、447 nm(5I8→5F1+5G6+3K8+5F2)、485 nm(5I8→5F3)、537 nm(5I8→5F4+5S2)和636nm(5I8→5F5),随着Ho2O3含量的增加,光学带宽分别为4.77 eV、4.78 eV、4.23 eV、4.21 eV、4.25 eV和4.25 eV。晶体在356 nm的光激发下,得到4个分别位于461 nm、551 nm、658 nm和760 nm的蓝光、绿光、红光和近红外发射峰,Ho3+的掺入抑制了蓝光的发射导致蓝光强度越来越低。晶体在448 nm的光激发下,得到3个分别位于551 nm、656 nm和757 nm的绿光、红光和近红外发射峰,绿光发光强度先增大后减小,当Ho2O3的浓度为0.75 mol%时,晶体样品的绿光发光强度最大,之后随着Ho2O3含量的增加,非辐射弛豫的概率增加。980 nm激光激发下,得到4个分别位于488 nm、539.5 nm、670.5 nm和800 nm的蓝光、绿光、红光和近红外发射峰,当Ho2O3的浓度为0.5 mol%时晶体的上转换绿光和红光强度最大,之后由于出现浓度猝灭现象;相对于Tm3+,Ho3+从Yb3+吸收能量更有效率,因此导致Tm3+的蓝光发射的减弱。Ho3+上转换发光临界距离为0.82 nm小于下转换发光临界距离1.097 nm,因此Ho3+在上转换发光中出现浓度猝灭现象时的浓度较低。对于Ho/Yb/Tm:YSZ晶体,参与Tm3+和Ho3+上转换的光子数都有所减少,说明Ho3+的掺入简化了发光过程,提高了发光效率。因此,Ho/Yb/Tm:YSZ晶体可作为一种潜在的高效上转换荧光晶体。
谢美娇[7](2019)在《水热法制备多种形貌的氧化锆及光催化性能研究》文中研究指明氧化锆(ZrO2)作为一种新型功能材料,已广泛应用于氧探测仪、燃料电池、催化及环保领域。随着ZrO2应用领域的不断扩大,制备不同形貌的ZrO2粉体已成为氧化锆合成的重点课题之一。近年来,氧化锆光催化降解工业染料已成为研究热点,但ZrO2形貌对其光催化性能影响的系统研究尚不完善。因此,深入理解氧化锆的形貌与其光催化性能的关系是十分必要的。本文采用水热法,以ZrOCl2·8H2O为锆源,以NH4F、H3BO3、NaBF4为矿化剂制备多形貌、单分散氧化锆微纳米粉体,分析矿化剂的种类和浓度对氧化锆的形貌及发光性、光催化性能的影响,并通过调整工艺参数,探究不同形貌粉体的生长过程。主要研究结果如下:(1)采用200℃、12h的水热工艺,以不同浓度NH4F为矿化剂合成ZrO2粉体的研究发现:随着矿化剂浓度的增加,氧化锆粉体的相结构由四方相向单斜相相变的趋势增大,并且形貌由圆球状逐渐转变为纺锤状。在金卤灯的光照下,NH4F浓度为0.015mol/L时,氧化锆的光催化性能最佳,60min内能使甲基橙溶液的脱色率达约91%左右;(2)采用200℃、12h的水热工艺,以不同浓度H3BO3为矿化剂合成ZrO2粉体的研究发现:氧化锆的相结构均为单斜相,且形貌呈四方状的颗粒聚集体。氧化锆对甲基橙溶液的吸附行为符合Largergen拟二级动力学模型,20min内12mg的氧化锆粉体能使甲基橙溶液的脱色率达64%。氧化锆对甲基橙溶液的光催化行为符合一级动力学方程,在金卤灯的光照下,H3BO3浓度为0.03mol/L时,氧化锆的光催化性能最佳,60min能使甲基橙溶液的脱色率达71%;(3)采用200℃、12h的水热工艺,以不同浓度NaBF4为矿化剂合成ZrO2粉体的实验发现:氧化锆均为单斜相结构,随着矿化剂浓度的增加,氧化锆的形貌经历了由球状到长柱状再到纺锤状最后到圆片状,氧化锆的长径比先增大后减小。在金卤灯的光照下,NaBF4浓度为0.01mol/L时,氧化锆的光催化性能最佳,60min内甲基橙的脱色率达到86%;(4)系统研究了以NaBF4为矿化剂,水热条件下,不同形貌氧化锆粉体的生长过程,发现:ZrO2粉体的生长过程不满足传统Ostwald熟化过程,更符合取向连生与配向附生的生长方式。粉体的生长随矿化剂的增加,晶体由近立方体先沿c轴(00l)方向快速生长,变为长柱状;然后c轴生长受到抑制,改沿b轴(010)方向生长,变为纺锤状;最后沿(011)方向生长,转变为圆片状。
姜兰[8](2017)在《用于镍基高温合金熔炼氧化锆耐火材料的研究》文中认为航空发动机生产被视为国家战略性产业,而镍基高温合金是航空发动机的重要保障。为了保证航空发动机的可靠性,国内外对高温合金中气体和杂质含量都有严格的要求。但在杂质控制水平方面,我国与国际水平仍有较大差距。因此,提高镍基合金的高温冶金质量具有重要意义。真空感应熔炼是生产高温合金的基本方法。目前广泛使用的MgO和Al2O3坩埚耐火材料,存在高温合金熔体与坩埚耐火材料的反应,污染了合金熔体,从而影响母合金的纯净度,降低合金的使用性能。从高温合金纯净化熔炼角度考虑,本文旨在研发适用于镍基高温合金熔炼的氧化锆耐火材料,以减小耐火材料对合金质量的影响。经过文献调研,氧化镁部分稳定氧化锆(MgO-PSZ)材料具有潜在的应用前景。本研究涉及MgO-PSZ的成型与烧结工艺和掺杂不同MgO含量的MgO-PSZ的性能的评价,并从高温热模拟侵蚀实验和真空感应熔炼实验两个角度研究了MgO-PSZ作为高温合金熔炼用耐火材料的可行性。实验过程中提出MgO-PSZ的侵蚀机理。同时针对侵蚀机理提出Al2O3掺杂改进MgO-PSZ耐侵蚀性的解决措施,并探讨了Al2O3掺杂改进MgO-PSZ耐侵蚀性的机制。论文通过分析MgO-PSZ素坯热收缩和TG-DSC曲线,优化了MgO-PSZ烧结工艺。对不同MgO(2.3 wt%、2.7 wt%、3.5 wt%和4.0 wt%)掺杂量的MgOPSZ性能进行了评价,得出当MgO掺杂含量为3.5 wt%时,MgO-PSZ强度与杨氏模量的比值最大,热膨胀曲线呈线性变化,具有较好的抗热震性。通过高温热模拟侵蚀实验研究了3.5 wt%MgO-PSZ与K403镍基高温合金的界面行为。研究表明:3.5 wt%MgO-PSZ基片与K403镍基高温合金发生反应,生成Al2O3,而部分Al2O3又与基片中的MgO反应生成Mg Al2O4。3.5 wt%MgOPSZ经镍基高温合金循环侵蚀后,表面发生破损剥落。针对该问题,提出了3.5wt%MgO-PSZ的侵蚀破损机制。3.5 wt%MgO-PSZ基片侵蚀破损是由镍基高温合金熔体对3.5 wt%MgO-PSZ的化学侵蚀和热循环对3.5 wt%MgO-PSZ的热侵蚀共同导致。其中,镍基高温合金熔体对3.5 wt%MgO-PSZ的化学侵蚀是导致3.5 wt%MgO-PSZ基片侵蚀破损的主要因素,而热循环则加速基片的侵蚀破损。针对侵蚀破损机制,提出Al2O3掺杂改善3.5 wt%MgO-PSZ耐侵蚀性的解决途径,并评价Al2O3不同掺杂含量对3.5 wt%MgO-PSZ耐侵蚀性的改善效果。当基片中Al2O3的掺杂量为0.8 wt%时,其循环使用次数由3次提高至8次,材料的耐侵蚀性达到最佳。同时探讨Al2O3掺杂改善3.5 wt%MgO-PSZ耐侵蚀性机制。从化学侵蚀角度,Al2O3掺杂剂与3.5 wt%MgO-PSZ中的MgO在基体中生成Mg Al2O4,提高了MgO在3.5 wt%MgO-PSZ基体中的稳定性,使得基片中MgO向界面扩散减慢,从而减缓了界面产物Al2O3与3.5 wt%MgO-PSZ中MgO的反应,即减小了化学反应对基片的侵蚀,改善了基片的耐侵蚀性。从热循环角度,掺杂适量Al2O3有助于提高MgO-PSZ的热循环稳定性。这两方面因素共同作用改善了MgO-PSZ耐镍基高温合金侵蚀性能。采用掺杂0.8 wt%Al2O3的3.5 wt%MgO-PSZ坩埚材料真空感应熔炼实验镍基高合金,验证实际冶炼过程中坩埚耐火材料对镍基高温合金氧含量的影响。结果表明掺杂0.8 wt%Al2O3的3.5 wt%MgO-PSZ展现了更好的化学稳定性,基本没有向合金液供氧。该现象与热力学分析结果相一致。综合上述分析,作为熔炼镍基高温合金的耐火材料,掺杂0.8 wt%Al2O3的3.5 wt%MgO-PSZ材料具有较好的耐侵蚀性和热循环稳定性,展现了潜在的应用前景。
李佩倩[9](2016)在《SOFC新型Mo基及Mn基氧化物负极材料的制备及电化学性能研究》文中提出固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)作为新型的绿色发电装置,具有能量转化效率高、燃料选择性宽及环境友好等显着优点,吸引了众多科研者的关注和投入。在影响电池性能的诸多因素中,电极材料的优劣是一个主要影响条件。阴极作为SOFC的一个重要组成部分,其性能对电池的电化学性能具有较大的影响。采用Sc元素部分取代钙钛矿型Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ中B位Fe元素制备了Sr2Fe1.5-xScxMo0.5O6-δ(x=0,0.05,0.10)系列阴极材料,进行了系统地表征,如相结构、微观结构、电导率、不同氧分压下极化阻抗和放电性能等。Sc元素掺杂后并未改变材料的相结构。SFSc0.05M阴极材料表现出最高的电导率27.8 S cm-1,800℃下极化电阻值为0.12Ωcm2。并对其进行了不同氧分压下电化学阻抗测试,确定了反应过程中速率控制步骤。以SFSc0.05M为阴极组装的阳极支撑单电池在800℃下输出功率达到了1.23W cm-2。以上结果表明SFSc0.05M是一种优异的中温SOFCs阴极候选材料。尖晶石氧化物材料具有较高的电导率、优良的化学稳定性和适合的热膨胀系数,是一种较理想的SOFCs阴极材料。制备了尖晶石型CuMn2O4、MnCo2O4,NiMn2O4的材料,并考察了它们作为SOFCs阴极材料的性能。XRD测试显示合成的材料均为尖晶石结构,无其他杂相生成。SEM图像表明粉体呈现疏散的网状结构,增大了其比表面积;800℃下CuMn2O4电导率最高为78 S cm-1远远优于MnCo2O4(60 S cm-1)和NiMn2O4(21 S cm-1);电化学交流阻抗谱(EIS)测试结果表明,800℃时CuMn2O4极化阻抗值为0.14Ωcm-2明显优于MnCo2O4(0.22Ωcm-2)、NiMn2O4(0.27Ωcm-2)。进一步采用CuMn2O4、MnCo2O4、NiMn2O4作为阴极材料,制备了阳极支撑单电池,放电测试结果表明,800℃下,电池最大功率密度分别为1456、892和865mW cm-2。
胡振光[10](2015)在《新型稀土改性锆基陶瓷材料研究进展》文中进行了进一步梳理在近几十年来有关陶瓷性能的研究中,氧化锆基陶瓷材料受到广泛关注,由于它们具有优良的氧离子导电性,机械性和广泛的应用范围。氧化锆基固体电解质在氧传感器、固体氧化物燃料电池、氧泵、发热元件、发光元件、磁流体发电机的电极及在保护和节约能量等方面起了非常重要的作用。随着稀土元素在新型陶瓷材料中应用研究的进一步深入和开展,稀土元素将在结构陶瓷和功能陶瓷中发挥越来越重要的作用。
二、氧化锆系的相结构和转变(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、氧化锆系的相结构和转变(论文提纲范文)
(1)紫色陶瓷制备及机械性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 结构陶瓷的种类与应用 |
1.2.1 氧化物陶瓷 |
1.2.2 碳化物陶瓷 |
1.2.3 氮化物陶瓷 |
1.3 氧化锆概述 |
1.3.1 氧化锆的结构 |
1.3.2 氧化锆的相变特点 |
1.3.3 氧化锆的稳定化处理 |
1.3.4 稀土掺杂氧化锆陶瓷材料的特点及其研究现状 |
1.4 稀土锆酸盐材料概述 |
1.4.1 稀土锆酸盐的结构 |
1.4.2 稀土锆酸盐的研究现状 |
1.5 复相陶瓷的概述 |
1.6 彩色陶瓷的显色机理 |
1.7 陶瓷材料的脆性及增韧 |
1.7.1 相变增韧 |
1.7.2 显微结构增韧 |
1.7.3 弥散增韧 |
1.7.4 纤维和晶须增韧 |
1.7.5 微裂纹增韧 |
1.8 陶瓷材料的制备方法 |
1.9 研究目的与内容 |
1.9.1 研究目的 |
1.9.2 研究内容 |
1.9.3 本课题创新之处 |
2 实验部分 |
2.1 实验原料与仪器 |
2.2 样品制备 |
2.3 测试分析方法 |
2.3.1 物相组成(XRD)及相含量 |
2.3.2 微观形貌(FE-SEM) |
2.3.3 密度 |
2.3.4 维氏硬度 |
2.3.5 断裂韧性 |
2.3.6 拉曼光谱 |
2.3.7 紫外可见光谱测定 |
2.3.8 彩色陶瓷的色度测定 |
3 实验结果及分析 |
3.1 物相结构分析 |
3.1.1 X射线衍射分析 |
3.1.2 拉曼光谱分析 |
3.2 微观形貌分析 |
3.3 密度测试分析 |
3.4 光学性能分析 |
3.4.1 色度值的测试及分析 |
3.4.2 紫外反射光谱测试及分析 |
3.5 力学性能分析 |
3.5.1 弹性模量 |
3.5.2 维氏硬度 |
3.5.3 断裂韧性 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(2)大气等离子喷涂YSZ涂层在NaCl溶液中的腐蚀磨损行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstrast |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 磨擦的种类及原理 |
1.2.1 无润滑摩擦(干摩擦) |
1.2.2 边界润滑摩擦 |
1.2.3 流体润滑摩擦 |
1.2.4 滚动摩擦 |
1.3 金属常见的腐蚀类型 |
1.3.1 全面腐蚀 |
1.3.2 局部腐蚀 |
1.4 金属的腐蚀磨损 |
1.5 表面工程技术 |
1.5.1 表面工程技术的分类 |
1.5.2 表面工程技术的发展 |
1.5.3 表面工程技术的应用 |
1.6 大气等离子喷涂技术 |
1.7 氧化锆陶瓷的性能 |
1.7.1 氧化锆的晶体结构 |
1.7.2 影响氧化锆相变的影响因素 |
1.8 本文的研究意义及主要内容 |
第二章 涂层制备及性能表征 |
2.1 涂层的制备 |
2.1.1 制备前处理 |
2.1.2 喷涂工艺过程 |
2.2 表征手段及设备 |
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
2.2.2 X-ray射线衍射仪(XRD)分析 |
2.2.3 洛氏硬度分析 |
2.2.4 激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)分析 |
2.2.5 电化学工作站 |
2.2.6 摩擦磨损试验机 |
2.2.7 白光轮廓仪分析 |
2.3 本章小结 |
第三章 涂层表征结果 |
3.1 涂层表面形貌与厚度分析 |
3.2 涂层粗糙度分析 |
3.3 涂层硬度分析 |
3.4 涂层晶体结构分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 YSZ涂层腐蚀磨损性能分析 |
4.1 腐蚀磨损试验设计 |
4.1.1 腐蚀磨损试验装置 |
4.1.2 测试前处理及参数 |
4.1.3 腐蚀磨损试验步骤 |
4.2 动电位扫描结果 |
4.3 腐蚀电流与摩擦系数分析 |
4.4 电化学阻抗谱分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 腐蚀磨损量计算 |
5.1 轮廓分析和材料损失 |
5.2 腐蚀磨损协同作用 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(3)溶液法制备氧化物薄膜晶体管及在逻辑器件中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 薄膜晶体管的发展历程 |
1.3 薄膜晶体管的电学参数 |
1.4 论文的研究思路及结构安排 |
第二章 实验方法及表征手段 |
2.1 溶液凝胶法制备TFT器件步骤 |
2.2 TFT器件电学测试方法 |
2.3 薄膜性能的表征 |
2.3.1 薄膜光学性能的表征 |
2.3.2 薄膜热重性能的表征 |
2.3.3 薄膜结晶性能的表征 |
2.3.4 薄膜化学局域态的表征 |
2.3.5 薄膜表面的表征方法 |
2.3.6 薄膜润湿性能的表征 |
第三章 基于氧化镝介电层构筑的高性能铟基TFT及在逻辑器件中的应用 |
3.1 研究背景 |
3.2 基于D_yO_x介电层的氧化铟薄膜晶体管研究 |
3.2.1 氧化铟薄膜晶体管的制备 |
3.2.2 基于SiO_2介电层的氧化铟薄膜晶体管的电学性能 |
3.2.3 退火温度对D_yO_x薄膜结构的影响 |
3.2.4 基于D_yO_x介电层的氧化铟薄膜晶体管的电学性能 |
3.3 基于D_yO_x介电层的高性能氧化铟锌薄膜晶体管研究 |
3.3.1 氧化铟锌薄膜晶体管的制备 |
3.3.2 退火温度对氧化铟锌薄膜结构和性能的影响 |
3.3.3 退火温度和时效时间对氧化铟锌薄膜晶体管电学性能的影响 |
3.3.4 高性能氧化铟锌薄膜晶体管在逻辑电路中的应用 |
3.3.5 偏压和辐照条件对氧化铟锌薄膜晶体管界面稳定性影响及能带分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于氧化镝介电层构筑的氧化锌锡TFT及在逻辑器件中的应用 |
4.1 研究背景 |
4.2 基于SiO_2 介电层构筑氧化锌锡TFT的研究 |
4.2.1 氧化锌锡薄膜晶体管的制备 |
4.2.2 退火温度对氧化锌锡薄膜结构的影响 |
4.2.3 退火温度对氧化锌锡薄膜晶体管电学性能的影响 |
4.2.4 锌锡掺杂比例对氧化锌锡薄膜结构的影响 |
4.2.5 锌锡掺杂比例对氧化锌锡薄膜晶体管电学性能的影响 |
4.3 基于D_yO_x绝缘层的氧化锌锡薄膜晶体管结构和性能的研究 |
4.3.1 基于D_yO_x绝缘层的氧化锌锡薄膜晶体管的制备 |
4.3.2 退火温度对D_yO_x薄膜结构和性能的影响 |
4.3.3 退火温度和时效扩散模型对ZTO/DyO_x薄膜晶体管性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于氧化镱介电层构筑的氧化锌锡TFT及在逻辑器件中的应用 |
5.1 研究背景 |
5.2 基于Yb_2O_3的氧化锌锡薄膜晶体管的制备及性能的研究 |
5.2.1 基于Yb_2O_3的氧化锌锡薄膜晶体管的制备 |
5.2.2 退火温度对Yb_2O_3薄膜性能和结构的影响 |
5.2.3 退火温度对Yb_2O_3基TFT器件电学性能的影响及驼峰现象的能带分析 |
5.2.4 时效时间对Yb_2O_3基TFT器件电学性能的影响及能带分析 |
5.2.5 电场滞后效应对Yb_2O_3 基的TFT器件偏压稳定性的影响及能带分析 |
5.2.6 氧化锌锡薄膜晶体管在逻辑电路中的应用 |
5.3 本章小结 |
第六章 基于稀土元素掺杂的环境友好型锆基水溶液TFT的研究 |
6.1 研究背景 |
6.2 基于稀土元素掺杂的Zr基水溶液薄膜性能的研究 |
6.2.1 基于稀土元素掺杂的Zr基水溶液薄膜的制备 |
6.2.2 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x前驱体的润湿性能和热分解性质比较研究 |
6.2.3 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x薄膜透射性能和结晶性能的比较研究 |
6.2.4 不同Gd_2O_3掺杂量对晶体结构特点的影响 |
6.2.5 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x薄膜的化学局域态比较研究 |
6.3 基于稀土元素掺杂的Zr基水溶液薄膜晶体管TFT电学性能的研究 |
6.3.1 退火温度和溶剂对WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x TFT器件电学性能的影响 |
6.3.2 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x TFT器件偏压稳定性比较研究 |
6.3.3 WI-ZrO_2和WI-ZrGdO_x TFT在逻辑器件应用中的比较研究 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)高性能ZrO2陶瓷制备及机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 氧化锆基陶瓷材料概述 |
1.2.1 氧化锆的结构 |
1.2.2 氧化锆的稳定化处理 |
1.2.3 相变增韧 |
1.2.4 氧化锆陶瓷材料的制备方法 |
1.3 TZP陶瓷的研究现状 |
1.3.1 力学性能 |
1.3.2 老化性能 |
1.4 研究目的和内容 |
2 实验内容及测试方法 |
2.1 实验原料与仪器 |
2.2 样品制备 |
2.3 测试分析方法 |
2.3.1 物相组成(XRD)及相含量 |
2.3.2 微观形貌(FE-SEM) |
2.3.3 密度 |
2.3.4 抗弯强度 |
2.3.5 维氏硬度 |
2.3.6 断裂韧性 |
2.3.7 老化性能 |
2.3.8 残余应力 |
3 掺杂Al_2O_3对3Y-TZP陶瓷老化性能和力学性能的影响 |
3.1 实验内容 |
3.2 实验结果与分析 |
3.2.1 物相结构 |
3.2.2 微观形貌及其力学性能 |
3.2.3 老化性能 |
3.2.4 讨论 |
3.3 小结 |
4 掺杂氟化钇对3Y-TZP陶瓷老化性能和力学性能的影响 |
4.1 实验内容 |
4.2 实验结果与分析 |
4.2.1 物相结构 |
4.2.2 微观形貌 |
4.2.3 力学性能 |
4.2.4 老化性能 |
4.3 小结 |
5 GeO_2/Y_2O_3 共稳定ZrO_2陶瓷的制备及力学性能研究 |
5.1 实验内容 |
5.2 实验结果与分析 |
5.2.1 物相结构 |
5.2.2 微观形貌及其力学性能 |
5.3 小结 |
6 相含量的变化对YSZ陶瓷老化性能和力学性能的影响 |
6.1 实验内容 |
6.2 实验结果与分析 |
6.2.1 Y_2O_3含量对YSZ陶瓷老化动力学的影响 |
6.2.2 氧化铝和氧化镧的掺杂量对低温降解的影响(LTD) |
6.2.3 讨论 |
6.3 小结 |
结论 |
参考文献 |
在校研究成果 |
致谢 |
(5)MnF2掺杂ZrO2的制备、扩散及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 氧化锆的基本性质 |
1.2.1 氧化锆的晶体结构 |
1.2.2 氧化锆的相变 |
1.2.3 氧化锆的掺杂 |
1.3 氧化锆粉体的制备方法 |
1.3.1 固相反应法 |
1.3.2 沉淀法 |
1.3.3 溶胶-凝胶法 |
1.3.4 水热法 |
1.3.5 高能球磨法 |
1.4 掺杂氧化锆的功能性研究现状 |
1.4.1 催化性 |
1.4.2 导电性 |
1.4.3 磁性 |
1.5 氧化锆扩散动力学理论 |
1.6 本文的主要研究内容及研究意义 |
2 实验材料及表征方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 实验步骤 |
2.2.1 MnF_2-ZrO_2 的固相反应研究 |
2.2.2 MnF_2-ZrO_2 的扩散研究 |
2.2.3 MnF_2-ZrO_2 的性能研究 |
2.3 MnF_2 掺杂ZrO_2 的分析测试方法 |
2.3.1 X射线衍射分析 |
2.3.2 扫描电子显微镜分析 |
2.3.3 热重及同步热分析 |
2.3.4 X射线光电子能谱分析 |
2.3.5 拉曼光谱分析 |
2.3.6 紫外可见吸收光谱分析 |
2.3.7 荧光光谱分析 |
2.3.8 红外光谱分析 |
2.3.9 光化学反应分析 |
2.3.10 导电性分析 |
2.3.11 磁性分析 |
3 MnF_2 掺杂ZrO_2 的相变热力学研究 |
3.1 引言 |
3.2 MnF_2 掺杂ZrO_2 的热力学稳定相 |
3.2.1 MnF2含量对相组成的影响 |
3.2.2 温度对相组成的影响 |
3.2.3 烧结时间对相组成的影响 |
3.2.4 MnF_2-ZrO_2 的相形成DSC研究 |
3.2.5 MnF_2-ZrO_2 的断口形貌分析 |
3.2.6 MnF_2-ZrO_2的XPS分析 |
3.2.7 MnF_2-ZrO_2 的拉曼光谱分析 |
3.3 MnF_2 掺杂ZrO_2 的相稳定性研究 |
3.3.1 退火温度对MnF_2-ZrO_2 的相稳定性的影响 |
3.3.2 退火气氛对MnF_2-ZrO_2 的相稳定性的影响 |
3.3.3 MnF_2-ZrO_2 退火后的断口形貌分析 |
3.3.4 MnF_2-ZrO_2 退火后的XPS分析 |
3.3.5 MnF_2-ZrO_2 退火后的拉曼光谱分析 |
3.4 MnF_2 掺杂ZrO_2 的相变机理研究 |
3.5 本章小结 |
4 MnF_2 掺杂ZrO_2 的相变动力学研究 |
4.1 引言 |
4.2 MnF_2 掺杂ZrO_2 的扩散动力学研究 |
4.2.1 动力学理论 |
4.2.2 MnF_2-ZrO_2 扩散偶的界面研究 |
4.2.3 MnF_2-ZrO_2 扩散偶的元素分布研究 |
4.2.4 MnF_2-ZrO_2 相互作用层的生长动力学研究 |
4.3 本章小结 |
5 MnF_2 掺杂ZrO_2 的性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 MnF_2 掺杂ZrO_2 的发光及光催化性研究 |
5.2.1 MnF_2-ZrO_2 的紫外可见光谱分析 |
5.2.2 MnF_2-ZrO_2 的荧光发射光谱分析 |
5.2.3 MnF_2-ZrO_2 的红外光谱分析 |
5.2.4 MnF_2-ZrO_2 对亚甲基蓝的光催化研究 |
5.2.5 MnF_2-ZrO_2 对亚甲基蓝的光催化机理研究 |
5.3 MnF_2 掺杂ZrO_2 的导电性研究 |
5.3.1 MnF_2 掺杂ZrO_2 的交流阻抗谱法原理 |
5.3.2 MnF_2-ZrO_2 的阻抗谱 |
5.3.3 MnF_2-ZrO_2 的电导率 |
5.3.4 MnF_2-ZrO_2 的活化能 |
5.3.5 Zr_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-δ)F_δ退火后的阻抗谱 |
5.3.6 Zr_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-δ)F_δ退火后的电导率 |
5.3.7 Zr_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-δ)F_δ退火后的活化能 |
5.3.8 MnF_2-ZrO_2 的导电机理探讨 |
5.4 MnF_2 掺杂ZrO_2 的磁性研究 |
5.4.1 MnF_2-ZrO_2 的变温磁化率 |
5.4.2 MnF_2-ZrO_2 的磁滞回线 |
5.4.3 Zr_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-δ)F_δ退火后的变温磁化率 |
5.4.4 Zr_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-δ)F_δ退火后的磁滞回线 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
致谢 |
(6)Tm2O3、Yb2O3和Ho2O3掺杂氧化钇稳定氧化锆(YSZ)单晶体的制备及其发光性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 基质材料 |
1.3 稀土发光材料中的激活离子 |
1.3.1 直接激发、能量迁移和电荷迁移跃迁 |
1.3.2 量子点剪切下转换 |
1.3.3 上转换 |
1.4 稀土掺杂ZrO_2基发光材料研究现状 |
1.4.1 ZrO_2 的基本结构 |
1.4.2 ZrO_2 发光性能研究现状 |
1.5 晶体生长技术 |
1.6 选题意义和主要研究内容 |
1.6.1 选题意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
第二章 实验和理论计算方法 |
2.1 晶体制备 |
2.1.1 光学浮区法 |
2.1.2 实验流程 |
2.2 晶体微观结构测试 |
2.2.1 XRD测试 |
2.2.2 Raman光谱测试 |
2.2.3 TG-DSC测试 |
2.2.4 正电子湮没寿命谱测试 |
2.3 晶体性能测试 |
2.3.1 紫外-可见光-近红外光(UV-Vis-NIR)吸收光谱 |
2.3.2 光致发光光谱(PL)和激发谱(PLE) |
2.3.3 上转换(Up-conversion)功率曲线 |
2.3.4 Judd-Ofelt(J-O)理论 |
2.3.5 色坐标 |
2.3.6 荧光寿命测试 |
2.3.7 磁性能测试 |
2.4 理论计算方法 |
2.4.1 Thomas-Fermi模型 |
2.4.2 Hohenberg-Kohn模型 |
2.4.3 Kohn-Sham模型 |
2.4.4 交换关联泛函 |
第三章 不同Y_2O_3 稳定ZrO_2单晶体的制备及其性能研究 |
3.1 晶体的生长 |
3.2 晶体结构测试 |
3.2.1 XRD测试 |
3.2.2 Raman测试 |
3.2.3 正电子湮没寿命谱测试 |
3.3 光学性能测试 |
3.3.1 UV-Vis吸收光谱 |
3.3.2 PL和 PLE测试 |
3.4 磁学性能 |
3.5 第一性原理计算 |
3.6 小结 |
第四章 氧化铥掺杂YSZ单晶的制备和光学性能研究 |
4.1 Tm_2O_3:YSZ晶体的生长 |
4.2 晶体微观结构 |
4.2.1 XRD和 TG-DSC测试 |
4.2.2 Raman光谱测试 |
4.3 光学性能测试 |
4.3.1 吸收光谱 |
4.3.2 PL测试 |
4.3.3 色坐标 |
4.3.4 荧光寿命 |
4.4 晶体与陶瓷以及不同基质中的对比 |
4.4.1 微观结构 |
4.4.2 光学性能 |
4.5 小结 |
第五章 Tm_2O_3和Yb_2O_3 共掺YSZ单晶体制备及其上转换发光性能研究 |
5.1 Yb/Tm共掺YSZ晶体的制备 |
5.2 晶体微观结构 |
5.2.1 XRD测试 |
5.2.2 Raman光谱 |
5.3 光学性能 |
5.3.1 吸收光谱 |
5.3.2 发射光谱 |
5.4 Judd-Ofelt计算 |
5.5 荧光寿命测试 |
5.6 色坐标 |
5.7 小结 |
第六章 不同Ho_2O_3 含量的2.0Yb/0.5Tm:YSZ晶体的制备及其发光性能研究 |
6.1 Ho/Yb/Tm共掺YSZ晶体的制备 |
6.2 晶体微观结构 |
6.2.1 XRD测试 |
6.2.2 Raman光谱 |
6.3 光学性能 |
6.3.1 吸收光谱 |
6.3.2 发射光谱 |
6.4 色坐标 |
6.5 小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间论文发表情况 |
(7)水热法制备多种形貌的氧化锆及光催化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 纳米二氧化锆 |
1.1.1 氧化锆的晶体结构 |
1.1.2 氧化锆材料的应用 |
1.1.3 氧化锆的制备方法 |
1.2 氧化锆的掺杂制备研究 |
1.3 光催化机理 |
1.4 水热法制备氧化锆催化剂的现状 |
1.5 课题的提出 |
1.6 课题研究内容 |
2 实验材料及分析方法 |
2.1 试验主要原料试剂及仪器设备 |
2.2 实验方法与步骤 |
2.2.1 实验步骤 |
2.2.2 表征方法 |
3 矿化剂对ZrO_2形貌及光催化性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 以NH_4F为矿化剂水热合成氧化锆粉体结果与讨论 |
3.2.1 NH_4F浓度对晶相结构的影响 |
3.2.2 NH_4F浓度对粒径形貌的影响 |
3.2.3 表面组成和元素氧化态分析 |
3.2.4 NH_4F浓度对氧化锆光学性能的影响 |
3.2.5 NH_4F浓度对氧化锆光催化性能的影响 |
3.3 以H_3BO_3为矿化剂水热合成氧化锆粉体结果与讨论 |
3.3.1 H_3BO_3浓度对晶相结构的影响 |
3.3.2 H_3BO_3浓度对氧化锆形貌的影响 |
3.3.3 H_3BO_3浓度对氧化锆光学性能的影响 |
3.3.4 以H_3BO_3为矿化剂制备的氧化锆对甲基橙吸附性能的影响 |
3.3.5 H_3BO_3浓度对氧化锆光催化性能的影响 |
3.3.6 光催化反应动力学研究 |
3.4 以NaBF_4为矿化剂水热合成氧化锆粉体结果与讨论 |
3.4.1 NaBF_4浓度对氧化锆晶相结构的影响 |
3.4.2 NaBF_4浓度对氧化锆形貌的影响 |
3.4.3 NaBF_4浓度对氧化锆光学性能的影响 |
3.4.4 NaBF_4制备的氧化锆光催化性能 |
3.4.5 光催化反应动力学研究 |
3.5 本章小结 |
4 水热条件下氧化锆晶体的生长过程 |
4.1 反应时间对长柱状氧化锆的影响 |
4.1.1 晶体结构分析 |
4.1.2 微观形貌分析 |
4.2 反应时间对纺锤状氧化锆的影响 |
4.2.1 晶体结构分析 |
4.2.2 微观形貌分析 |
4.3 反应时间对圆片状氧化锆的影响 |
4.3.1 晶体结构分析 |
4.3.2 微观形貌分析 |
4.4 NaBF_4浓度为0.04mol/L时,反应时间对水热产物的影响 |
4.4.1 晶体结构分析 |
4.4.2 微观形貌分析 |
4.5 水热条件下单斜相氧化锆的生长机制 |
4.5.1 单斜相ZrO_2的晶体结构 |
4.5.2 单斜相ZrO_2的生长习性 |
4.5.3 ZrO_2的生长过程 |
4.6 本章小结 |
5 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(8)用于镍基高温合金熔炼氧化锆耐火材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
本文主要创新点 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 高温合金概述 |
1.2.1 高温合金的发展历程及发展趋势 |
1.2.2 镍基高温合金 |
1.3 高温合金熔炼制备工艺 |
1.3.1 高温合金的熔炼方法 |
1.3.2 真空感应熔炼 |
1.4 耐火材料在冶炼过程的分解 |
1.5 ZrO_2的性质及应用 |
1.5.1 ZrO_2晶体结构及特性 |
1.5.2 ZrO_2的增韧机制 |
1.5.3 ZrO_2掺杂研究现状 |
1.5.4 MgO-PSZ耐侵蚀性能研究现状 |
1.6 本文研究的目的、意义及内容 |
1.6.1 研究的目的及意义 |
1.6.2 研究内容 |
第二章 实验方法与样品表征 |
2.1 引言 |
2.2 实验方法简述 |
2.2.1 MgO-PSZ耐火材料成型方法 |
2.2.2 高温热模拟侵蚀实验 |
2.2.3 真空感应熔炼实验 |
2.3 实验设备及原料 |
2.3.1 实验设备 |
2.3.2 实验原料 |
2.4 实验表征 |
2.4.1 MgO-PSZ耐火材料性能分析 |
2.4.2 界面反应层分析 |
2.4.3 合金成分分析 |
第三章 MgO-PSZ的烧结行为及性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验过程 |
3.3 MgO-PSZ烧结行为 |
3.4 掺杂MgO含量对MgO-PSZ的影响 |
3.4.1 掺杂MgO含量对MgO-PSZ相组成及微观结构影响 |
3.4.2 掺杂MgO含量对MgO-PSZ抗热震性能的影响 |
3.5 本章结论 |
第四章 镍基高温合金与MgO-PSZ界面行为 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验过程 |
4.3 镍基高温合金与MgO-PSZ界面行为 |
4.3.1 镍基高温合金与MgO-PSZ润湿行为 |
4.3.2 镍基高温合金与MgO-PSZ界面反应 |
4.3.3 镍基高温合金与MgO-PSZ界面反应机制 |
4.4 侵蚀时间及循环使用次数对MgO-PSZ耐侵蚀性的影响 |
4.4.1 侵蚀时间对MgO-PSZ耐侵蚀性的影响 |
4.4.2 循环使用次数对MgO-PSZ耐侵蚀性的影响 |
4.5 MgO-PSZ破损机理 |
4.5.1 热循环对MgO-PSZ性能的影响 |
4.5.2 Al元素对MgO-PSZ耐侵蚀性的影响 |
4.5.3 MgO-PSZ破损机理探讨 |
4.6 本章结论 |
第五章 Al_2O_3掺杂改善MgO-PSZ耐侵蚀性能 |
5.1 引言 |
5.2 试验条件 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 实验过程 |
5.3 使用次数对Al_2O_3掺杂的MgO-PSZ耐侵蚀性的影响 |
5.4 Al_2O_3掺杂含量对 3.5 wt% MgO-PSZ的影响 |
5.4.1 Al_2O_3掺杂含量对 3.5 wt% MgO-PSZ相组成及微观结构影响 |
5.4.2 Al_2O_3掺杂含量对 3.5%MgO-PSZ抗热震性能的影响 |
5.5 Al_2O_3掺杂改善 3.5% MgO-PSZ耐侵蚀性的机制 |
5.5.1 循环化学侵蚀对Al_2O_3掺杂的MgO-PSZ耐侵蚀性能的影响 |
5.5.2 热循环对Al_2O_3掺杂的 3.5wt%MgO-PSZ耐侵蚀性能的影响 |
5.5.3 Al_2O_3掺杂的 3.5% MgO-PSZ耐侵蚀性能提高机制的探讨 |
5.6 本章小结 |
第六章 镍基高温合金熔炼实验 |
6.1 引言 |
6.2 实验方法 |
6.2.1 实验材料 |
6.2.2 实验过程 |
6.3 坩埚材料在高温高真空条件下稳定性的热力学分析 |
6.3.1 真空熔炼镍基高温合金时坩埚材料的热分解 |
6.3.2 熔炼镍基高温合金时真空度对碳与坩埚反应的影响 |
6.4 坩埚材料对镍基高温合金中氧含量的影响 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
附录 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间所取得的成果 |
作者在攻读博士学位期间所获得的奖励 |
作者在攻读博士学位期间所参与的项目 |
致谢 |
(9)SOFC新型Mo基及Mn基氧化物负极材料的制备及电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 固体氧化物燃料电池及阴极材料简介 |
1.2.1 SOFCs工作原理 |
1.2.2 SOFCs的基本组件介绍 |
1.3 本课题的研究意义及内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验试剂与仪器 |
2.2 电池制备工艺 |
2.2.1 阴极材料合成工艺 |
2.2.2 压片法制备电解质片 |
2.2.3 丝网印刷法制备电解质阳极、阴极 |
2.2.4 单电池的制备 |
2.3 研究与表征方法 |
2.3.1 X射线衍射分析 |
2.3.2 扫描电子显微镜与透射电镜 |
2.3.3 X射线光电子能谱 |
2.3.4 热膨胀系数测定 |
2.3.5 电导率测试 |
2.3.6 电化学阻抗测试 |
2.3.7 电池性能测试 |
第三章 Sc元素掺杂Sr_2Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)阴极材料的制备及电化学性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 SFSc_xM阴极材料的特性分析 |
3.2.1 SFSc_xM材料的相结构表征 |
3.2.2 SFSc_xM材料的元素价态表征 |
3.2.3 SFSc_xM材料热膨胀性测试 |
3.2.4 SFSc_xM材料电导率分析 |
3.3 SFSc_xM阴极材料的电化学表征 |
3.3.1 SFSc_xM阴极材料阻抗分析 |
3.3.2 不同氧分压下SFScxM材料阻抗分析 |
3.3.3 SFSc_xM材料放电性能测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 Mn基尖晶石型氧化物阴极材料的制备及电化学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 尖晶石氧化物材料的特性分析 |
4.2.1 尖晶石氧化物的相结构与微观结构表征 |
4.2.2 尖晶石氧化物材料热膨胀系数测定 |
4.2.3 尖晶石氧化物材料XPS分析 |
4.3 尖晶石氧化物的电化学性能表征 |
4.3.1 尖晶石氧化物材料电导率分析 |
4.3.2 尖晶石氧化物材料电化学阻抗测试 |
4.3.3 尖晶石氧化物材料单电池放电性能测试 |
4.4 本章小结 |
结论 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
参考文献 |
致谢 |
(10)新型稀土改性锆基陶瓷材料研究进展(论文提纲范文)
1稀土功能材料研发备受重视 |
2稀土改性锆基陶瓷材料研究现状及进展 |
2.1 Y2O3稳定Zr O2 |
2.2 Sc2O3稳定的Zr O2 |
2.3 Ce O2稳定Zr O2 |
3结论 |
四、氧化锆系的相结构和转变(论文参考文献)
- [1]紫色陶瓷制备及机械性能研究[D]. 王永辉. 内蒙古科技大学, 2021
- [2]大气等离子喷涂YSZ涂层在NaCl溶液中的腐蚀磨损行为研究[D]. 高振祥. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [3]溶液法制备氧化物薄膜晶体管及在逻辑器件中的应用研究[D]. 杨兵. 安徽大学, 2020(02)
- [4]高性能ZrO2陶瓷制备及机理研究[D]. 景强. 内蒙古科技大学, 2020(01)
- [5]MnF2掺杂ZrO2的制备、扩散及其性能研究[D]. 饶金伟. 西安工业大学, 2020(04)
- [6]Tm2O3、Yb2O3和Ho2O3掺杂氧化钇稳定氧化锆(YSZ)单晶体的制备及其发光性能研究[D]. 徐守磊. 广西大学, 2019(06)
- [7]水热法制备多种形貌的氧化锆及光催化性能研究[D]. 谢美娇. 西安工业大学, 2019(03)
- [8]用于镍基高温合金熔炼氧化锆耐火材料的研究[D]. 姜兰. 上海大学, 2017(02)
- [9]SOFC新型Mo基及Mn基氧化物负极材料的制备及电化学性能研究[D]. 李佩倩. 北京理工大学, 2016(03)
- [10]新型稀土改性锆基陶瓷材料研究进展[J]. 胡振光. 世界有色金属, 2015(09)