氧化物功能陶瓷的制备与性能研究

氧化物功能陶瓷的制备与性能研究

论文摘要

氧化物功能陶瓷材料作为功能材料的一个重要组成部分,在电子技术、能源工程等新技术领域的发展中起着重要作用。本文的主要研究对象有两个:一个是在磁存储器、传感器件中有巨大应用潜力的具有庞磁电阻效应的锰基钙钛矿结构氧化物,另一个是被广泛用作高温燃料电池用固体电解质和高温涂层材料的稳定型氧化锆。通过分别对锰基钙钛矿结构氧化物和稳定型氧化锆功能陶瓷的结构和性能的全面分析,提出了本论文的实验目的和研究内容,并分别对这两种材料的制备、结构及性能进行了系统研究。具体研究如下:1、详细研究了复合体系样品的制备过程,概述了单相多晶La2/3Ca1/3MnO3的基本特征,在此基础上研究了不同含量掺杂相BaZrO3对La2/3Ca1/3MnO3电输运行为和磁电阻性质的影响。实验结果表明:与纯La2/3Ca1/3MnO3相比,复合体系的金属—绝缘体相变温度(TP)明显向低温方向移动,同时随着La2/3Ca1/3MnO3含量的减少,复合体系的电阻值增逐渐加。运用渗流理论公式计算得出,复合体系的渗流阀值fC为0.195,电阻率指数t为1.9,与经典三维逾渗理论的预言值基本一致。当La2/3Ca1/3MnO3含量为0.90时,复合体系的TP达到最小值,与此同时可用自旋散射来解释复合体系的低场磁电阻达到最大值。2、详细描述了以ZrO2和一种四价过渡金属氧化物RO2为原料,用固态烧结法制备样品的具体过程,并通过分析烧结气氛、烧结温度和稳定剂含量对氧化锆稳定化的影响,确定了稳定型氧化锆的最佳烧结工艺为:Ar气氛下,1400℃烧结12h,得到单相四方稳定型氧化锆;R元素的最佳稳定组分为20%-25%的原子百分数;又通过对最佳组分样品进行了不同条件下的相稳定性研究,结果发现制备出的稳定型四方氧化锆在氧化和还原气氛下都有相对较好的相稳定性,并且其高温电导率达到了作为固体电解质所需要的值。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 锰基钙钛矿结构氧化物材料
  • 1.1.1 锰基钙钛矿结构氧化物的晶体结构
  • 1.1.2 锰基钙钛矿结构氧化物的输运特性
  • 1.1.3 锰基钙钛矿结构氧化物的磁电阻效应
  • 1.1.3.1 本征磁电阻效应
  • 1.1.3.2 非本征磁电阻效应
  • 1.1.4 锰基钙钛矿结构氧化物的低场磁电阻的研究进展
  • 1.2 稳定型氧化锆材料
  • 1.2.1 氧化锆的晶体结构
  • 1.2.2 氧化锆的稳定化
  • 1.2.2.1 稳定剂的选择
  • 1.2.2.2 氧化锆的稳定机理
  • 1.2.2.3 氧化锆的导电机理
  • 1.2.2.4 氧化锆的增韧机理
  • 1.2.3 稳定型氧化锆的研究进展
  • 1.3 论文研究内容和研究目标
  • 2/3Ca1/3MnO3/(1-x)BaZrO3复合体系的制备及性能研究'>第2章 xLa2/3Ca1/3MnO3/(1-x)BaZrO3复合体系的制备及性能研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验过程
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 LCMO的表征与电输运、磁电阻特性的研究
  • 2.3.1.1 LCMO的晶体结构与形貌
  • 2.3.1.2 LCMO的输运行为
  • 2.3.1.3 LCMO的磁阻特性
  • 3复合体系的表征与电输运、磁电阻特性的研究'>2.3.2 xLCMO/(1-x)BaZrO3复合体系的表征与电输运、磁电阻特性的研究
  • 3复合体系的晶体结构及形貌'>2.3.2.1 xLCMO/(1-x)BaZrO3复合体系的晶体结构及形貌
  • 3复合体系的输运行为'>2.3.2.2 xLCMO/(1-x)BaZrO3复合体系的输运行为
  • 3复合体系的磁阻特性'>2.3.2.3 xLCMO/(1-x)BaZrO3复合体系的磁阻特性
  • 2.4 本章小节
  • 第3章 过渡金属氧化物稳定四方氧化锆的制备与性能研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验过程
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 烧结气氛对稳定化的影响
  • 3.3.1.1 空气气氛的影响
  • 3.3.1.2 氩气气氛的影响
  • 3.3.2 烧结温度对稳定化的影响
  • 3.3.3 组分对稳定化的影响
  • 3.3.4 R-SZ的相稳定性
  • 3.3.4.1 空气气氛下的相稳定性
  • 2(4%)气氛下的相稳定性'>3.3.4.2 Ar-H2(4%)气氛下的相稳定性
  • 3.3.5 R-SZ的导电性
  • 3.4 本章小节
  • 第4章 结论与展望
  • 4.1 全文总结
  • 4.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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