开题报告终版.doc

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1、毕业设计(论文)开题报告4CaO•P2O5基固体电解质的锆钛掺杂制备与性能研究学院资源与材料学院专业冶金工程班级8110624姓名姚栋指导教师康雪、沈洪涛2014年8月20日东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）开题报告第4页东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）开题报告第4页1、研究背景及意义准确、快速、连续地测定铁合金中的控制元素及有害元素，降低生产成本，提高产品质量，是当前研究铁合金的课题。近几年，钢铁行业已经成为全世界及我国的经济支柱[9,10,11]，仅2004年我国钢铁业全年产钢27297万吨，生产生铁25185万吨，生产钢材

2、29723万吨，我国已成为冶金大国，但还不是冶金强国，目前对钢的洁净度要求越来越高，钢铁发展质量已经放到了首位，钢中C、Si、Mn、P、S的去除及在线监控具有重要的实际意义。磷元素由冶炼原料及燃料带入，以P原子的形式完全留在铁液中，除了炮弹钢等特种钢需要增加磷含量提高脆性外，磷都是各种钢铁的有害元素之一，它可以形成Fe－Fe3P二元共晶和Fe－Fe3P－Fe3C三元共晶，凝固时富集于共晶边界处最后凝固，沿晶界析出，严重时形成网状或断续网状，磷共晶硬而脆，降低钢的韧性和塑性。为此钢中允许的[ωp]max＝0.02％，某些特殊要求的钢

3、为0.005%。如上海宝钢作板坯用的Al-Si镇静钢要求[ωp]max＝(O-0.015)%。磷在大多数钢中是有害元素，在炼钢以前或炼钢过程中，应脱除越多越好。因此在冶炼过程中随时检测磷含量及其活度变化显得非常重要。磷含量的在线、连续测定，对于了解磷在碳饱和铁中的热力学行为，为铁水预脱磷控制磷含量提供快速有效的测试手段，为实现生产过程的智能化控制，有重要的理论和实际意义。本论文研究4CaO•P2O5基固体电解质的锆钛掺杂制备与性能，4CaO•P2O5基固体电解质用于制备磷传感探头，本课题通过CaO•P2O5基固体电解质中掺杂锆钛，

4、分析在不同烧结温度下分析固体电解质物相组成和不同测试温度下电导率的变化情况，从而得出具有良好的抗热震性和较高电导率的配比。2、国内外在该方向的研究现状及分析Habera和Katayarua等利用固体电解质电池进行的高温电化学研究可视为固体电解质传感器的起源。然后，固体电解质逐渐由实验室研究推广至实际应用，并得到迅速的发展。自从1957年C.Wanger尹首次应用固体电解质电动势方法测定氧化物热力学性质以来，几十年来科学家们在用此方法不断改进的基础上测定了一系列单一氧化物、复合氧化物、尖晶石型化合物、非化学计量化合物、氟化物、硫化物

5、、硫酸盐、碳化物、硼化物、磷化物、硅化物等的热力学性质。70年代初，固体电解质钢液定氧技术被誉为当代世界上钢铁冶金领域三大重要成果之一。在火法冶金中，氧传感探头尚可用于铜、镍、钴、银、铅、锌等金属和合金中氧含量的测定，也可用于铁合金生产及电解过程等。开展金属中定氧研究的同时，研究者们也进行了气相中氧位的测定，可以在常压下敞开体系中或在封闭体系的非流动气体中，或在真空条件下使用，虽然氧传感器技术已经比较成熟，但是对于低氧的测定及稳定性都有待研究改进。如今，气相传感器已有几个系列。近十余年来，除氧以外，又发展了成份传感器。成份传感器有

6、辅助电极型成份传感器、三相固体电解质成份传感器和新固体电解质成份传感器等。为了控制工业生产中的燃烧过程，需要对热气体中氢或水蒸气进行连续、在线监测或反馈控制。因此，要研究和开发氢及水蒸气传感器。随着人们环保意识的不断增强，对大气中有害气体如:SOx(S02,S03),NOx(N0,NOz),东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）开题报告第4页COz等的在线监测己成为气体传感器研究的重要领域。各种化学传感器正在发展中。由实验研究过渡到生产应用需要做很多工作。各种方法的提出，必须有充分的理论依据。随着各种固体电解质材料的不断研制和性能改进

7、以及作用机理的深入研究，固体电解质传感器的品种将逐渐增多。1、主要研究内容铁液中磷含量在线、连续测定，对于了解磷在特野中的热力学行为，为贴水预脱磷控制磷含量提供快速有效的测试手段，为实现生产过程的智能化控制，有重要的理论和实际意义。本论文研究4CaO•P2O5固体电解质掺杂锆钛后的性能，使得4CaO•P2O5固体电解质具有更高的稳定性，提高磷含量测定效率。1、采用高温直接合成法，制备用于制作传感探头的掺杂锆钛的4CaO·P2O5基固体电解质。2、利用XRD分别对固体电解质进行相分析，分析结果。3、固体电解质阻抗谱研究：在750℃－

8、1050℃温度范围内，采用阻抗谱技术研究电导率随温度的变化关系，计算该固体电解质的电导激活能；4、固体电解质组成结构与性能综合分析。4、实验所需条件药剂名称分子量纯度CaHPO4·2H2O172.09分析纯CaCO3100.09分析纯TiO279.