提高铬酸镧/氧化铝复合材料电性能的策略与效应

本文主要探讨了铬酸镧/氧化铝复合材料的电性能，由李士刚、李胜利以及敖青和孙良成合作完成，他们在山东大学材料科学与工程学院和包头稀土研究院进行了研究。研究的核心内容是通过高温烧结技术制备出掺杂了这两种化合物的复合材料，并利用四探针法对烧结体的电性能进行了深入分析。 首先，他们发现当在1650℃烧结时，铬酸镧和氧化铝之间存在显著的互扩散现象。这一过程对于低浓度的氧化铝（摩尔含量小于或等于20%）来说是积极的，因为它提高了铬酸镧粉末的烧结活性，降低了铬（Cr）的挥发，促进了致密化进程。然而，随着氧化铝含量的增加，超过30%时，由于生成了层状的六铝酸镧，复合材料的致密度会有所下降，可能影响其电性能。 在烧结温度为1450℃时，复合材料的导电行为符合通用有效介质方程，表明其电性能在这一条件下表现良好。然而，当提升到1650℃，由于互扩散的影响，电导率在氧化铝摩尔含量为20%时出现突变，显示出复杂的电性变化规律。 铬酸镧作为钙钛矿型复合氧化物，具有高熔点、稳定化学性质和优良电性能的特点，常用于高温发热元件和固体氧化物燃料电池（SOFC）的连接材料。然而，过高的烧结温度会导致Cr挥发，影响其性能。氧化铝作为一种添加剂，由于其良好的力学性能、耐高温、抗氧化和导热性，被广泛用于改善铬酸镧材料。例如，弥散的氧化铝可以抑制钙钛矿相晶粒的生长，提高材料的抗弯强度；同时，氧化铝与铬酸镧的反应可以减少Cr的挥发，优化烧结过程。 铬酸镧/氧化铝复合材料的电性能研究不仅揭示了两种材料之间的交互作用对烧结过程的影响，还为优化此类复合材料的设计和改进其在高温应用中的性能提供了重要的科学依据。这项工作对于理解和提升高温环境下复合氧化物材料的性能具有重要意义，为相关领域的研发和应用提供了新的视角和策略。