PDF《！＂钙钛矿氧化物的》

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* 时 (图 $ (Q) ) , 相对密度已达到 @)E'

O, 可以很明显地看出致密化行为已经开始, 此时主要是一些分布在晶界的封闭气孔+ 随着保温 时间的延长, 气孔继续收缩并逐渐消失,晶粒间接 触更为紧密,烧结密度继续增加, 当烧结时间为 !% * 时 (图 $ (3) ) , 相对密度达到 @%EMO +但当烧结时间 延长到 $) * 时 (图 $ (6) ) , 由于晶粒过度长大, 气孔 数反而增多、 增大, 导致试样的致密度下降+ '

! ) ) 物理学报;

M 卷图!不同条件下烧结的 !断面的 ./ 照片 (0) (1$$2, !3 4;

(5) (16$2,

7 4;

(8) (16$2, (1 4;

(9) (16$2, !3

4 ! ! 电学性能研究 ,%,%(% 交流阻抗谱分析 固体电解质的电极过程、 晶粒和晶界过程分别 有不同的时间常数, 因而在不同的频率区弛豫, 所以 电解质的阻抗谱在复平面内通常显示为一系列连续 相接的半圆弧:其中高频半圆对应于电解质的晶粒 响应过程, 中频对应于晶界响应过程, 低频对应于电 解质和电极的界面极化响应过程: 由于随温度的升 高, 与过程有关的时间常数减小, 因而各响应过程向 高频方向移动: 图,所示为 (16$2烧结 (1

4 的 ! 样品的典型阻抗谱: 从图中可以看出, 3$$2时交流 阻抗谱由两个半圆弧组成, 高频端半圆对应于晶粒 电阻, 中频半圆对应于晶界电阻, 中频半圆在低频侧 与横轴的交点为样品的总电阻:随着温度的升高, 离 子迁移能力增强, 极化过程加快, 极化弛豫时间变 短, 样品的晶粒电阻和晶界电阻都在减小: 在66$2 以后, 晶粒半圆弧逐渐消失: 随着温度的继续升高, 由于晶界阻抗的弛豫时间逐渐变短, 特征弛豫频率 增加, 晶界半圆弧也逐渐变小并消失, 大约在 &

$$2 时只有电解质与电极之间的极化响应半圆弧存在: 另外对 ! 的阻抗谱分析还反映出, 在低 温范围, 样品的晶界电阻比晶粒电阻要大, 晶界效应 比较显著:但随温度的升高, 由于晶界处的缔合缺陷 逐渐解缔, 自由氧空位浓度增加, 离子迁移能力也逐 渐增强, 极化过程加快, 使得晶界电阻减小的幅度大 于晶粒电阻, 晶界效应逐渐减弱, 大概在 1$$2 以后, 晶界电阻小于晶粒电阻, 电导率主要取决于晶粒 电导: ,%,%!% 烧结条件对电导率的影响 图3所示为不同条件下烧结的 ! 样品在不同测试温度下的电导率:由图可见, 随着烧 结温度的提高或保温时间的延长, 电导率先是增加, 达到最大值后, 电导率又开始下降:结合表 ! 可以看 出, 烧结条件对样品的电导率和相对密度的影响呈 现出相同的规率: 这表明材料的电导率与相对密度 之间有着直接的关系: 在烧结温度较低或时间较短 时, 晶粒之间接触不紧密, 有较多的气孔, 样品的相 对密度较低, 大量气孔的存在, 会使得氧空位迁移的 阻力增大, 因此电导率较低;

烧结温度的提高和保温 时间的延长, 有利于晶粒长大和晶粒间接触面积的 改善, 气孔的减少或消失以及相对密度的提高, 将使 得氧离子的迁移通道更为通畅, 迁移路径缩短, 从而 导致电导率增大: 但一般烧结温度过高或保温时间 过长, 又会导致气孔的增加或低电导的杂相的产生, 损害材料的致密度和电学性能: 与未掺杂的 #)*+, 的电导率 [!(] 相比, (16$2烧结(1

4 的 ! 样品的电导率提高了约

3 个数量级, 在&

$$2时, 其电导率为 =8#: &