论文基于ZrO2基电解质的电动势法测定合金组元活度现状是适合不知如何写活度方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于活度论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：综述了基于ZrO2基固体电解质的电动势法测定合金体系组元活度的最新研究进展.首先介绍了电动势法测定活度的基本原理,接着介绍了ZrO2基固体电解质的导电原理及基本特征.然后介绍了准确测定电动势的关键点以及实验操作步骤.最后给出了基于ZrO2基固体电解质的电动势法测定合金体系组元活度的最新研究进展,可为合金体系组元活度等热力学性质的实验测定提供参考.
关键词：ZrO2基固体电解质；合金；活度；电动势法
中图分类号：TG113.12 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0025-02
Abstract： The recent progress in the determination of component activity of alloy system by electromotive force based on ZrO2-based solid electrolyte is reviewed. The basic principle of measuring activity by electromotive force （EMF） is introduced, and then the conducting principle and basic characteristics of ZrO2-based solid electrolyte are introduced. Then the key points of accurate measurement of EMF and the operating steps of the experiment are introduced. Finally, the latest research progress of electromotive force method based on ZrO2-based solid electrolyte for the determination of component activity of alloy system is given, which can be used as a reference for the experimental determination of thermodynamic properties such as component activity of alloy system.
Keywords： ZrO2-based solid electrolyte； alloy； activity； electromotive force method
冶金及材料领域所涉及的大多数溶液均为非理想溶液,必须用活度代替浓度才能进行准确的热力学计算和分析.因此,在诸多热力学性质中,活度、活度系数以及过量性质已经成为科研工作者最为关心的热力学性质之一.
活度是組分的有效浓度.自上世纪30年代中期J. Chipman将活度概念引入金属合金熔体以来,国内外学者开展了大量合金体系组元活度的研究,早期研究主要集中在实验测定方面,且主要集中在二元合金体系.近年来,国内外研究者开展了一定数量的三元合金体系组元活度的实验测定研究.
实验测定合金体系组元活度的方法主要有化学平衡法、分配定律法、蒸气压法及电动势（Electromotive Force, EMF）法等.蒸气压法主要用于测定组元饱和蒸气压相差较大的合金体系,而化学平衡法和分配定律法主要应用于钢铁冶金熔渣和熔体组元活度及杂质元素（如磷、硫等）容量的测定.EMF法具有测量精度高、方法简单、可重复性强等优点,目前被广泛应用于合金体系组元活度的测定[1].
1 电动势法测定合金组元活度的基本原理
电动势法测定合金体系组元活度的基本原理是首先测定原电池的电动势E（V）,然后结合能斯特方程（Nernst equation）计算得到合金组元的活度.原电池组成如下：
2 ZrO2基固体电解质
固体电解质主要包括氧化物基和氟化物基固体材料,这些固体材料若是完善晶体,离子迁移很难进行,但如果在晶体中存在缺陷（如空位、位错及间隙原子等）,离子就能通过晶格缺陷进行迁移,从而能够导电,而这些缺陷通常是靠掺杂或热效应获得.与熔盐电解质相比,固体电解质具有以下特性：（1）具有固定的形状和一定的强度；（2）具有较高的熔点,能在高温下稳定存在；（3）单一离子导电.固体电解质的上述特征以及较高的离子电导率使之成为高温冶金物理化学研究中的优良介质,是实现高温下合金组元活度等热力学性质测定的一个重要途径.固体电解质种类多,但目前合金体系组元活度测定所采用的固体电解质主要包括ZrO2基、CaF2以及β-Al2O3（β′′-Al2O3）固体电解质[14],其中又以ZrO2基电解质的应用最为广泛.
纯ZrO2的离子电导率很低,并不是理想的电解质材料.但在ZrO2中加入一定数量阳离子半径与Zr4+相近的氧化物（如Y2O3、MgO或CaO等）之后,这些氧化物与ZrO2形成置换式固溶体,在晶格中将产生氧离子（O2-）空位,这些空位在外电场作用下作为载流子会发生定向迁移,从而电导率大大提高.在诸多ZrO2基固体电解质中,Y2O3稳定ZrO2（8mol% Yttria Stabilized Zirconia,简称8YSZ）的电导率最高,且在较宽的氧分压（PO2）及温度范围内表现为纯离子电导,由于具有较高的离子电导率,因而被广泛应用于合金体系热力学性质的研究,如化合物的生成吉布斯自由能、金属熔体中氧浓度以及合金组元活度的测定.
3 电动势测定
3.1 电动势准确测定的关键点
（1）优良的电解质：电解质在工作温度范围内只有离子导电,且离子电导率须大于10-3S/cm,同时应避免电子导电.
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参考文献：
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