极限电流型氧传感器过渡层匹配性研究
发布时间：2022-02-09 09:30
极限电流型氧传感器能够连续检测出稀薄燃烧区的空燃比,是汽车氧传感器的热门研究方向。极限电流型氧传感器工作过程中,绝缘层和功能层材料之间存在热膨胀系数不匹配的问题,在热震过程中,产生热应力,导致结构破坏,对氧传感器的使用寿命造成巨大影响。本文主要研究过渡层的添加对简化后的绝缘层和功能层的性能的影响。使用有限元法对梯度过渡层和交齿过渡层结构进行优化,通过低温固相法制备氧化铝前驱体,经过流延、印刷、叠压和共烧结工艺,制备出过渡结构共烧结试样。对这些试样进行强度和形貌测试,分析得出如下结论:（1）梯度过渡层和交齿过渡层均可以改善结构的热应力分布。梯度过渡层减少了结合面的应力。交齿过渡层使应力集中在固定面。选择齿宽为0.5mm的交齿过渡层可以减少应力集中的同时,改善结合面的应力分布。（2）水合碱式乙酸铝的柠檬酸配合物的烧结温度在375℃,共烧结试样在烧结过程中需要在此温度进行保温,以使前驱体分解完全。（3）梯度过渡层和交齿过渡层均可以减少结构热应力。相比交齿过渡层,梯度过渡层能强化结构,保证绝缘层性能。
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 片式氧传感器概述
1.2.1 极限电流型氧传感器的原理与结构
1.2.2 极限电流型氧传感器的发展以及研究现状
1.2.3 片式传感器的一般制备方法
1.3 氧化锆与氧化铝过渡层概述
1.3.1 过渡层结构
1.3.2 低温固相法制备过渡层原料
1.4 有限元结构优化概述
1.4.1 有限元的定义
1.4.2 有限元的发展
1.4.3 有限元的分类
1.4.4 基于计算机辅助的有限元分析方法
1.5 研究意义及研究思路
第2章 过渡层结构设计
2.1 前言
2.2 热应力理论分析
2.2.1 热传导分析
2.2.2 热应力分析
2.3 过渡层结构设计
2.3.1 梯度过渡层设计
2.3.2 交齿过渡层设计
第3章 前驱体制备、表征和评价
3.1 前言
3.2 实验过程
3.3 测试与分析
3.3.1 柠檬酸配比影响
3.3.2 前驱体结构分析
3.3.3 前驱体热分析
3.4 本章小结
第4章 氧化铝和氧化锆过渡层结构分析与制备
4.1 前言
4.2 有限元模拟
4.2.1 基本假设
4.2.2 建立模型
4.2.3 结果与分析
4.2.3.1 梯度过渡层热应力分布
4.2.3.2 交齿过渡层热应力分布
4.2.3.3 结果讨论
4.3 实验流程
4.3.1 氧化铝层片制备
4.3.1.1 实验原料与设备
4.3.1.2 实验过程
4.3.2 过渡层印刷
4.3.2.1 实验原料与设备
4.3.2.2 实验过程
4.3.3 共烧结
4.3.3.1 实验原料与设备
4.3.3.2 实验过程
4.3.3.3 实验结果
4.4 实验分析
4.4.1 层片制备结果与分析
4.4.2 过渡层印刷结果
4.4.3 共烧结实验分析
4.5 本章小结
第5章 强度与形貌测试
5.1 过渡层共烧结构测试
5.1.1 强度测试
5.1.2 形貌测试
5.2 结果分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 总结
6.2 不足与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]影响丝网印刷质量的工艺参数分析[J]. 王永秋. 网印工业. 2018(01)
[2]热等静压处理技术在燃机叶片上的应用[J]. 王巍,陈爱志,刘长江,袁超. 汽轮机技术. 2017(05)
[3]汽车氧传感器类型的区别[J]. 徐汝玲. 电子世界. 2017(15)
[4]浅析丝网印刷质量的影响因素[J]. 高巧侠. 广东印刷. 2017(03)
[5]等静压技术在材料加工领域的应用现状[J]. 姜卓钰,张朋,包建文,王克俭. 宇航材料工艺. 2017(01)
[6]流延成型技术的研究进展[J]. 谢雨洲,彭超群,王小锋,王日初,刘家杰,徐健. 中国有色金属学报. 2015(07)
[7]固相法合成梯度孔γ-Al2O3及其形成机制[J]. 胡小夫,柳云骐,李国良,马跃龙,刘晨光. 石油学报(石油加工). 2015(03)
[8]功能梯度材料热应力研究进展[J]. 曹蕾蕾,裴建中,陈疆,张涛. 材料导报. 2014(23)
[9]新型致密扩散障极限电流氧传感器的制备及其性能[J]. 江浩,简家文,陈康,顾媛媛. 硅酸盐学报. 2012(12)
[10]流延法制备8YSZ薄膜[J]. 文有强,刘宁,李凯,陈涵,郭露村. 陶瓷学报. 2012(01)
硕士论文
[1]低温固相法制备高温结构陶瓷用氧化物粉体研究[D]. 占文.武汉科技大学 2009
本文编号：3616773
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 片式氧传感器概述
1.2.1 极限电流型氧传感器的原理与结构
1.2.2 极限电流型氧传感器的发展以及研究现状
1.2.3 片式传感器的一般制备方法
1.3 氧化锆与氧化铝过渡层概述
1.3.1 过渡层结构
1.3.2 低温固相法制备过渡层原料
1.4 有限元结构优化概述
1.4.1 有限元的定义
1.4.2 有限元的发展
1.4.3 有限元的分类
1.4.4 基于计算机辅助的有限元分析方法
1.5 研究意义及研究思路
第2章 过渡层结构设计
2.1 前言
2.2 热应力理论分析
2.2.1 热传导分析
2.2.2 热应力分析
2.3 过渡层结构设计
2.3.1 梯度过渡层设计
2.3.2 交齿过渡层设计
第3章 前驱体制备、表征和评价
3.1 前言
3.2 实验过程
3.3 测试与分析
3.3.1 柠檬酸配比影响
3.3.2 前驱体结构分析
3.3.3 前驱体热分析
3.4 本章小结
第4章 氧化铝和氧化锆过渡层结构分析与制备
4.1 前言
4.2 有限元模拟
4.2.1 基本假设
4.2.2 建立模型
4.2.3 结果与分析
4.2.3.1 梯度过渡层热应力分布
4.2.3.2 交齿过渡层热应力分布
4.2.3.3 结果讨论
4.3 实验流程
4.3.1 氧化铝层片制备
4.3.1.1 实验原料与设备
4.3.1.2 实验过程
4.3.2 过渡层印刷
4.3.2.1 实验原料与设备
4.3.2.2 实验过程
4.3.3 共烧结
4.3.3.1 实验原料与设备
4.3.3.2 实验过程
4.3.3.3 实验结果
4.4 实验分析
4.4.1 层片制备结果与分析
4.4.2 过渡层印刷结果
4.4.3 共烧结实验分析
4.5 本章小结
第5章 强度与形貌测试
5.1 过渡层共烧结构测试
5.1.1 强度测试
5.1.2 形貌测试
5.2 结果分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 总结
6.2 不足与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]影响丝网印刷质量的工艺参数分析[J]. 王永秋. 网印工业. 2018(01)
[2]热等静压处理技术在燃机叶片上的应用[J]. 王巍,陈爱志,刘长江,袁超. 汽轮机技术. 2017(05)
[3]汽车氧传感器类型的区别[J]. 徐汝玲. 电子世界. 2017(15)
[4]浅析丝网印刷质量的影响因素[J]. 高巧侠. 广东印刷. 2017(03)
[5]等静压技术在材料加工领域的应用现状[J]. 姜卓钰,张朋,包建文,王克俭. 宇航材料工艺. 2017(01)
[6]流延成型技术的研究进展[J]. 谢雨洲,彭超群,王小锋,王日初,刘家杰,徐健. 中国有色金属学报. 2015(07)
[7]固相法合成梯度孔γ-Al2O3及其形成机制[J]. 胡小夫,柳云骐,李国良,马跃龙,刘晨光. 石油学报(石油加工). 2015(03)
[8]功能梯度材料热应力研究进展[J]. 曹蕾蕾,裴建中,陈疆,张涛. 材料导报. 2014(23)
[9]新型致密扩散障极限电流氧传感器的制备及其性能[J]. 江浩,简家文,陈康,顾媛媛. 硅酸盐学报. 2012(12)
[10]流延法制备8YSZ薄膜[J]. 文有强,刘宁,李凯,陈涵,郭露村. 陶瓷学报. 2012(01)
硕士论文
[1]低温固相法制备高温结构陶瓷用氧化物粉体研究[D]. 占文.武汉科技大学 2009
本文编号：3616773
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3616773.html
