卢慧颖，孙侨阳，高昕宇，温天鹏，2，徐靖销，刘 涛，2

(1. 东北大学 冶金学院，沈阳110819 2. 东北大学 冶金传感器材料与技术辽宁省重点实验室，沈阳 110819 3. 东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳 110819)

0 引 言

氧是钢液中存在的重要微量元素，氧含量对钢材质量影响较大[1]。为了优化操作条件，提高钢材质量，需对氧含量进行测量和控制。固体电解质直接定氧技术具有在线精确、快速、可靠检测炼钢过程中氧含量的特点，目前已广泛应用于控制转炉吹炼终点、连铸钢水含铝量、炼钢脱氧等[2,7]。

MgO部分稳定氧化锆(MgO-PSZ)由于在1 600 ℃以上的钢液中具有较高的氧离子导电性和优异的抗热震性，因此在一次性定氧探头上得到了广泛应用[3]。

向ZrO2基固体电解质中掺杂TiO2已有大量报道，Lindegaard等人报道了添加TiO2可提高Zr0.85-Y0.15O1.93(YSZ)的电子导电性，极化电阻高于传统的Ni-YSZ电极[4]；Krishnamoorthy等报道了添加TiO2可提高ZrO2(MgO)的热冲击性能[5-6]；Awaad等报道了添加TiO2可改善ZrO2(MgO)的生长动力学性能，降低材料的烧结温度[4]。然而，到目前为止微量掺杂TiO2对ZrO2(MgO)力学性能和离子电导率的研究相对较少。本研究利用固相合成法制备了微量掺杂TiO2的8%(摩尔分数)MgO稳定ZrO2固体电解质，并对材料的力学性能和离子电导率进行了研究，考察TiO2掺杂量对材料性能的影响规律。

1 实 验

1.1 样品制备

采用固相合成法制备了8%(摩尔分数)MgO-PSZ固体电解质。按化学计量比准确称量ZrO2(99.99%)、MgO(99.99%)、TiO2(>99.90%)，置于玛瑙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂，采用行星式球磨机球磨5 h，球磨转速为500 r/min，将球磨后的粉料在80 ℃下干燥后于1 100 ℃煅烧2 h，研磨并100目过筛，100 MPa压制成20 mm×5 mm的圆片，于1 600 ℃煅烧2 h，升温速度为5 ℃/min。