激光熔覆制造致密扩散障碍层极限电流型氧传感器的研究

基本信息
批准号:51374055
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:刘涛
学科分类:
依托单位:东北大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:袁磊,颜正国,苏畅,杜传明,李春诚,李鹏程,宋佛保
关键词:
极限电流型氧传感器致密扩散障碍层结构模型激光熔覆扩散模型
结项摘要

In this project, the diffusion model of oxygen ions in the dense diffusion barrier and the theoretical equation of the dense diffusion barrier limiting current oxygen sensor will be established from the viewpoint of electrochemistry. The dense diffusion barrier material has been synthesized by solid state reaction. The influence rule and function mechanism of the chemical composition of the dense diffusion barrier on its properties will be revealed, and the dense diffusion barrier material that is compatible with LSGM will be determined. The dense diffusion barrier limiting current oxygen sensor has been fabricated by a laser cladding technique. Based on the relationship between the laser cladding parameters and the microstructure and microhardness of the cladding layer, and the study of heat and mass transfer under the interaction between laser and material, the laser cladding parameters will be optimized. Based on the analysis of composition, morphology and structure of the dense diffusion barrier, the formation mechanism of the dense diffusion barrier will be revealed, and the structure model of the dense diffusion barrier will be established. The formation and diffusion process of the dense diffusion barrier will be illustrated from the viewpoint of thermodynamics and dynamics. The electrochemical property, combination and thermal shock resistance performance of the dense diffusion barrier/LSGM will be studied, and the mechanism will be discussed. The influence rule and function mechanism of structure dimension, temperature and ambience on performance indicators of oxygen sensor will be revealed, and the optimum structure dimension and using conditions of the oxygen sensor will be determined. The successful implementation of the project is of great importance to realize energy-saving, emission reduction and the automatic control of combustion process in metallurgical industry.

本项目从电化学角度建立氧离子在致密扩散障碍层内的扩散模型和致密扩散障碍层极限电流型氧传感器的测氧理论方程。采用固相法合成致密扩散障碍层材料,揭示材料化学组成对其性能的影响规律和作用机制,确定与LSGM相匹配的致密扩散障碍层材料。利用激光熔覆技术制造致密扩散障碍层极限电流型氧传感器,通过研究激光熔覆工艺参数与熔覆层显微组织和显微硬度间的关系以及激光与材料相互作用下的传热、传质过程来优化激光熔覆工艺参数。研究致密扩散障碍层的成分、形貌和结构,掌握致密扩散障碍层的形成机制和结构模型,从热力学和动力学角度阐明致密扩散障碍层形成和扩散等过程。研究致密扩散障碍层/LSGM的电化学性能、结合性能和抗热震性能,探讨其性能产生机制。揭示结构尺寸、温度和气氛等对氧传感器性能指标的影响规律和作用机制,确定氧传感器最佳结构尺寸和使用条件。本项目的成功实施对实现冶金企业节能减排以及燃烧过程的自动化控制具有重要意义。

项目摘要

从电化学原理出发建立了致密扩散障碍层极限电流型氧传感器的理论方程。利用激光熔覆技术在LSGM固体电解质表面制备了与LSGM具有优良物理、化学相容性的过渡金属(Fe、Cr、Co)掺杂的LSGM(LSGMN)混合导体材料。通过研究激光熔覆工艺与熔覆层显微组织的关系以及激光与材料相互作用下的传热、传质过程来优化激光熔覆工艺参数。研究致密扩散障碍层的成分、形貌和结构,掌握致密扩散障碍层的形成机制及其与LSGM具有优良结合性能的原因。揭示温度、O2、CO2、CO、H2S和致密扩散障碍层厚度对氧传感器性能指标的影响规律。结果表明:激光熔覆最佳工艺参数为:输出功率29W,光斑直径1mm,扫描速度1mm/s,预置层厚度2mm。熔覆层组织具有明显的梯度渐变特征,外表面和结合区附近的组织均匀细小而中部组织粗大。在界面结合处混合导体成分(La、Sr、Ga、Mg、过渡金属和O)与基体成分(La、Sr、Ga、Mg和O)相互扩散,具有明显的反应界面特征。熔覆层/LSGM界面处形成稳定的复杂晶体结构,其结合力主要依靠强烈的化合键作用,实现了牢固的冶金结合。氧传感器对CO2、CO和H2S等气体具有优良的稳定性,极限电流与致密扩散障碍层的厚度和氧含量均呈线性关系,与温度的倒数呈指数关系,这与氧传感器的测氧理论方程一致。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
5

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021

刘涛的其他基金

批准号:31770104
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:61302105
批准年份:2013
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572436
批准年份:2015
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:61602426
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900772
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50904016
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91853111
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41801376
批准年份:2018
资助金额:26.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875227
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:20976046
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81902598
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473310
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:11273024
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:81200436
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260406
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81573000
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81401644
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51004116
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61505201
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60901069
批准年份:2009
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91961114
批准年份:2019
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:59476007
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:21871039
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51665035
批准年份:2016
资助金额:44.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21676081
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:10475095
批准年份:2004
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:81560628
批准年份:2015
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81402322
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30670791
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:30080017
批准年份:2000
资助金额:14.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81602696
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61300170
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51908478
批准年份:2019
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900400
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41801146
批准年份:2018
资助金额:26.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401476
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40776072
批准年份:2007
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81302672
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60903004
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61901501
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000182
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41376143
批准年份:2013
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:51601078
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502819
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51265027
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51409059
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701355
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860510
批准年份:2018
资助金额:34.80
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41461064
批准年份:2014
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61372165
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51775485
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51702036
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21376087
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51773186
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:11704113
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41202204
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51474162
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81201655
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760795
批准年份:2017
资助金额:33.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81874276
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31301698
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41761088
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61903311
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31560157
批准年份:2015
资助金额:42.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50703011
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91636101
批准年份:2016
资助金额:90.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41672272
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61403049
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11905277
批准年份:2019
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21778005
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31400850
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81260624
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31500778
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41306075
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:69276034
批准年份:1992
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:20503036
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61633006
批准年份:2016
资助金额:260.00
项目类别:重点项目
批准号:81101938
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51807139
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30801098
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51774216
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30870104
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31860075
批准年份:2018
资助金额:42.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31501072
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50965011
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21101021
批准年份:2011
资助金额:35.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61503421
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20706001
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61505158
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871434
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:60674110
批准年份:2006
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:41201476
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61771483
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21206020
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408095
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81272658
批准年份:2012
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:11805108
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31560085
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81902668
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51404238
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51003056
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61473054
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:31900964
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31260075
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51805003
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21506210
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61372090
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30672694
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:51808214
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81160475
批准年份:2011
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91836301
批准年份:2018
资助金额:430.00
项目类别:重大研究计划
批准号:81173313
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11403033
批准年份:2014
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21303073
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40406027
批准年份:2004
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

致密扩散障碍层极限电流型汽车氧气传感器的研究

批准号:50572024
批准年份:2005
负责人:王岭
学科分类:E0207
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
2

致密扩散障碍阻极限电流型氢气传感器的研究

批准号:50772030
批准年份:2007
负责人:王岭
学科分类:E0208
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
3

放电等离子烧结法制备CeO2 基无孔致密扩散障碍层型极限电流氧传感器的研究

批准号:60971074
批准年份:2009
负责人:简家文
学科分类:F0123
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
4

激光微细熔覆快速制造厚膜无源器件的研究

批准号:50575086
批准年份:2005
负责人:曾晓雁
学科分类:E0509
资助金额:25.00
项目类别:面上项目