放电等离子烧结制备纯T′相YSZ陶瓷的研究.docx

放电等离子烧结制备纯T′相YSZ陶瓷的研究
随着材料科学和工程技术的发展，高性能、高可靠、高效能的新材料成为科学界和工业界共同的研究热点。在此背景下，稳定性高、导电性好的稳定氧化物陶瓷材料YSZ广泛应用于固体氧化物燃料电池、晶体管制造等领域。对于YSZ陶瓷材料而言，高熔点、高硬度、优异的热稳定性以及优秀的绝缘性、导电性是其具备的特点。本文研究以放电等离子烧结技术为基础，制备出纯的T′相YSZ陶瓷材料，并深入探讨制备工艺及性能特点。
1、放电等离子烧结制备技术
放电等离子烧结技术是一种新型的固相烧结技术，其核心内容是在具有高电场强度区域内，通过放电的方式，使得介质中的定向电子与正离子碰撞产生等离子体，在等离子体与陶瓷粒子内能远高于质子的条件下，将粉体烧结成陶瓷。该技术相比传统烧结技术，可提高材料密实度和结合度，从而使材料具有更优异的性能。
首先，将T′-YSZ粉末细度控制在1-3μm的范围内，并在其中添加适量的PEO和PEG粉末作为流变剂和成分控制剂。然后，将其与一定量的EDTA和HNO3溶液混合，超声处理90分钟，以pH值约3.5的脱离液侵入得到均匀的浆料。接着，在6h的升温速度1°C/min下，将浆料空气干燥，以900°C时把它烧成粉末，并以相对活化能较低的温度1100°C进行烧结，从而可制备出精细且致密的纯T′相YSZ陶瓷。
2、陶瓷制备的性能特点
在制备过程中，通过SEM和XRD对至于产品的结构进行了考察和分析。SEM图像表明，通过放电等离子烧结的YM6SK陶瓷样品致密度呈现出几乎完美的结晶结构，并且具有均匀、细微的颗粒大小和可控的粒径分布。XRD结果表明样品纯度高，没有非T′相或激活物质，所以此陶瓷具有良好的化学稳定性和结构稳定性。
此外，在高温环境下，由于T′-YSZ具有良好的导电性和稳定性，因此其在固体氧化物燃料电池中得到了广泛应用。在燃料电池的电极材料中，使用氧化铈或其相关化合物，以提高电化学反应的效率归一化偏差。T′-YSZ在这方面是非常有潜力的替代材料，因为其在高温高压下具有稳定的氧离子传输速率，并且在氧气环境下能够维持相对稳定的电阻。
3、总结
通过本文的研究表明，采用放电等离子烧结技术可以制备出高质量的T′-YSZ陶瓷材料。此陶瓷具有出色的结构稳定性、导电性和化学稳定性，可广泛应用于固体氧化物燃料电池、晶体管制造等领域。本文研究为T′-YSZ陶瓷材料改进和性能的提高提供了有益的参考。