SiO2添加量对Mg-PSZ陶瓷性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2023.04.004

耐火材料 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (4): 291-294.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2023.04.004

SiO₂添加量对Mg-PSZ陶瓷性能的影响

刘兴刚¹⁾, 高昕宇¹⁾, 刘涛²⁾, 李玉庆³⁾

1)东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳 110819
2)东北大学冶金学院辽宁沈阳 110819
3)滨州市高级技工学校山东滨州 256602

收稿日期:2022-07-29 出版日期:2023-08-15 发布日期:2023-08-30
作者简介:刘兴刚:男,1967年生,博士,副教授。E-mail:neuxgliu@126.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51974072)。

Effect of SiO₂ addition on properties of Mg-PSZ ceramics

Liu Xinggang, Gao Xinyu, Liu Tao, Li Yuqing

First author’s address:School of Materials Science & Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,Liaoning,China

Received:2022-07-29 Online:2023-08-15 Published:2023-08-30

摘要/Abstract

摘要： 为提高氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)陶瓷的性能,以ZrO₂粉和MgO粉为原料,引入SiO₂粉,在 1 600 ℃保温2 h制备了Mg-PSZ陶瓷试样。研究了SiO₂添加量(加入质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)对试样相组成、显微结构、离子电导率、物理性能等的影响。结果表明:1)在Mg-PSZ陶瓷中添加SiO₂可以促进m-ZrO₂向c-ZrO₂的转变,m-ZrO₂相的含量越少,气孔和裂纹越少,致密度越高;2)随着SiO₂添加量的增加,试样的c-ZrO₂相含量、致密度、抗热震性、常温耐压强度和离子电导率先增大后减小。当SiO₂添加量为0.4%(w)时,试样的综合性能最好。

关键词: 固体电解质, 氧化镁稳定氧化锆, 二氧化硅, 抗热震性, 离子电导率

Abstract: In order to improve the properties of magnesia partially stabilized zirconia (Mg-PSZ) ceramics,Mg-PSZ ceramic samples were prepared using ZrO₂ powder and MgO powder as raw materials,introducing SiO₂ powder,and insulating at 1 600 ℃ for 2 h.The effects of the SiO₂ addition (mass fraction 0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,and 0.5%) on the phase composition,microstructure,ionic conductivity and physical properties of the samples were investigated.The results show that:(1)the SiO₂ addition in Mg-PSZ ceramics can promote the transition from m-ZrO₂ to c-ZrO₂;the less the m-ZrO₂,the less the pores and cracks,and the higher the density;(2)with the increase of the SiO₂ addition,the c-ZrO₂ phase content,density,thermal shock resistance,cold compressive strength and ionic conductivity of the samples first increase and then decrease.When the SiO₂ addition is 0.4%,the sample has the best comprehensive performance.

Key words: solid electrolyte, magnesia stabilized zirconia, SiO₂, thermal shock resistance, ionic conductivity

中图分类号:

TQ174

刘兴刚, 高昕宇, 刘涛, 李玉庆. SiO₂添加量对Mg-PSZ陶瓷性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 291-294.

Liu Xinggang, Gao Xinyu, Liu Tao, Li Yuqing. Effect of SiO₂ addition on properties of Mg-PSZ ceramics[J]. Refractories, 2023, 57(4): 291-294.

参考文献

[1] WEN T P,YU J K,JIN E D,et al.Application of solid electrochemical sulfur sensor in the liquid iron[J].Sensors and Actuators B-Chemical,2019,279:177-182.
[2] DENG W Z,LI Y.High-temperature electrical properties of polycrystalline MgO-doped ZrO₂[J].Materials Research Bulletin,2019,113:182-189.
[3] LIM S M,MOON J,BAEK U C,et al.Shape-controlled TiO₂ nanomaterials-based hybrid solid-state electrolytes for solar energy conversion with a mesoporous carbon electrocatalyst[J].Nanomaterials,2021,11(4):913-913.
[4] 赵志龙,薛群虎,丁冬海,等.溶胶-凝胶法制备ZrO₂粉的工艺研究[J].耐火材料,2017,51(6):422-425.
[5] 凌永一,王珍,张婧,等.MgO-ZrO₂质耐火材料研究进展[J].耐火材料,2021,55(1):81-88.
[6] 郎杰夫,谢志鹏,罗旭东,等.高性能Mg-PSZ陶瓷材料的研究与应用进展[J].陶瓷学报,2020,41(3):287-296.
[7] 郭会师,黄宇翔,李文凤,等.纳米MgO添加量对Al₂O₃-ZrO₂材料烧结性能的影响[J].耐火材料,2018,52(6):430-433.
[8] 高振昕.Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂系相关系的再研究[J].耐火材料,2019,53(3):161-165.
[9] 樊传刚,徐兰,严解荣,等.(MgO)_(0.1-x)(CaO)_x(ZrO₂)_(0.9)陶瓷的相组成、力学与抗热震性能研究[J].耐火材料,2007,41(2):104-107.
[10] WEN T P,YUAN L,LIU T,et al.Enhanced ionic conductivity and thermal shock resistance of MgO stabilized ZrO₂ doped with Y₂O₃[J].Ceramics International,2020,46 (12):19835-19842.
[11] SUN Q Y,WEN T P,JIN E N,et al.A combined phase evolution,mechanical and electrical analysis of Mg-PSZ with TiO₂ addition[J].Materials Chemistry and Physics,2022,276:125316.
[12] 王子媛,赵蒙,杨军,等.SiO₂含量对YSZ陶瓷在高温时效中烧结性的影响[J].稀有金属材料与工程,2020,49(2):688-694.
[13] LAKUSTA M,DANILENKO I,KONSTANTINOVA T,et al.The effect of a small amount SiO₂ on sintering kinetics of tetragonal zirconia nanopowders[J].Nanoscale Research Letters,2017,12(1):398.
[14] CATAURO M,DAL POGGETTO G,CICALA G,et al.Thermo-oxidative investigation on SiO₂ and SiO₂-ZrO₂ composites prepared by sol-gel route[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2022,147(9):5401-5412.

[1]	李莹, 汪涤, 赵莉, 尹艺程, 贾全利. 石墨类型对Al₂O₃-MgO浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 323-328.
[2]	田朋丹, 王刚, 杜鹏辉, 冯海霞, 王来稳, 潘元帅. 聚丙烯纤维对刚玉-六铝酸钙浇注料抗热震性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 208-212.
[3]	梁效诚, 冯雨, 刘中飞, 罗旭东, 黄敏, 吴锋. 预合成CaZrO₃对镁锆质耐火材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 213-217.
[4]	刘中飞, 冯雨, 梁效诚, 罗旭东, 李广伟, 吴锋. 预合成镁锆砂和煅烧温度对镁锆质材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(2): 110-115.
[5]	夏玉婷, 杨文博, 饶羽彤, 聂锐杉, 姚远. 轻质高强莫来石浇注料的组分优化和性能增强[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 72-75.
[6]	梁新星, 高玉莹, 叶航, 马成良, 刘小钢, 范崇方, 徐恩霞. 玻璃窑炉用新型氧化锆基复合材料性能研究[J]. 耐火材料, 2023, 57(6): 518-522.
[7]	张涛, 谭清华, 冯志源, 王晗, 刘鹏程. 稳定剂种类对高纯氧化锆空心球制品性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 397-401.
[8]	韩艺辉, 曹喜营, 冯海霞, 王晖, 柳军, 潘元帅, 王建斌. 不同结合剂结合MgO-C耐火材料的性能研究[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 402-406.
[9]	章健, 章艺, 宋艳艳, 董殿敏, 王波, 胡飘, 刘克. 激光扫描法在全自动抗热震性试验机的应用[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 434-437.
[10]	冯雨, 高永军, 吴锋, 李心慰, 王林, 罗旭东, 徐若梦. 稀土氧化物种类和热处理温度对合成镁锆砂性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 324-328.
[11]	龙图, 顾华志, 张美杰, 黄奥, 邱文冬. 钛铁渣加入量对Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 351-355.
[12]	贺远航, 钱凡, 郭海荣, 李化龙, 路跃, 刘国齐, 李红霞. h-BN在耐火材料和冶金用高温陶瓷中的应用进展[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 360-364.
[13]	秦红彬, 金锋, 唐世明, 周慧君, 李红霞, 石书冰, 张三华, 程立, 惠先磊. 二铝酸钙加入量对刚玉浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(3): 189-193.
[14]	白频波, 邢莉, 孔祥辰, 田玉明. 用工业镁渣制备六铝酸钙/钙铝黄长石复相材料研究[J]. 耐火材料, 2023, 57(3): 226-230.
[15]	余同暑, 李红霞, 李勇, 李宏宇, 赵臣瑞, 王冬冬, 赵洪波, 张晖. 转炉挡渣用氧化锆滑板的研制与应用[J]. 耐火材料, 2023, 57(3): 236-240.

SiO₂添加量对Mg-PSZ陶瓷性能的影响

Effect of SiO₂ addition on properties of Mg-PSZ ceramics

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价