極限電流型氧傳感器能夠連續(xù)檢測出稀薄燃燒區(qū)的空燃比,是汽車氧傳感器的熱門研究方向。極限電流型氧傳感器工作過程中,絕緣層和功能層材料之間存在熱膨脹系數不匹配的問題,在熱震過程中,產生熱應力,導致結構破壞,對氧傳感器的使用壽命造成巨大影響。本文主要研究過渡層的添加對簡化后的絕緣層和功能層的性能的影響。使用有限元法對梯度過渡層和交齒過渡層結構進行優(yōu)化,通過低溫固相法制備氧化鋁前驅體,經過流延、印刷、疊壓和共燒結工藝,制備出過渡結構共燒結試樣。對這些試樣進行強度和形貌測試,分析得出如下結論:（1）梯度過渡層和交齒過渡層均可以改善結構的熱應力分布。梯度過渡層減少了結合面的應力。交齒過渡層使應力集中在固定面。選擇齒寬為0.5mm的交齒過渡層可以減少應力集中的同時,改善結合面的應力分布。（2）水合堿式乙酸鋁的檸檬酸配合物的燒結溫度在375℃,共燒結試樣在燒結過程中需要在此溫度進行保溫,以使前驅體分解完全。（3）梯度過渡層和交齒過渡層均可以減少結構熱應力。相比交齒過渡層,梯度過渡層能強化結構,保證絕緣層性能。 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 片式氧傳感器概述
        1.2.1 極限電流型氧傳感器的原理與結構
        1.2.2 極限電流型氧傳感器的發(fā)展以及研究現狀
        1.2.3 片式傳感器的一般制備方法
    1.3 氧化鋯與氧化鋁過渡層概述
        1.3.1 過渡層結構
        1.3.2 低溫固相法制備過渡層原料
    1.4 有限元結構優(yōu)化概述
        1.4.1 有限元的定義
        1.4.2 有限元的發(fā)展
        1.4.3 有限元的分類
        1.4.4 基于計算機輔助的有限元分析方法
    1.5 研究意義及研究思路
第2章 過渡層結構設計
    2.1 前言
    2.2 熱應力理論分析
        2.2.1 熱傳導分析
        2.2.2 熱應力分析
    2.3 過渡層結構設計
        2.3.1 梯度過渡層設計
        2.3.2 交齒過渡層設計
第3章 前驅體制備、表征和評價
    3.1 前言
    3.2 實驗過程
    3.3 測試與分析
        3.3.1 檸檬酸配比影響
        3.3.2 前驅體結構分析
        3.3.3 前驅體熱分析
    3.4 本章小結
第4章 氧化鋁和氧化鋯過渡層結構分析與制備
    4.1 前言
    4.2 有限元模擬
        4.2.1 基本假設
        4.2.2 建立模型
        4.2.3 結果與分析
            4.2.3.1 梯度過渡層熱應力分布
            4.2.3.2 交齒過渡層熱應力分布
            4.2.3.3 結果討論
    4.3 實驗流程
        4.3.1 氧化鋁層片制備
            4.3.1.1 實驗原料與設備
            4.3.1.2 實驗過程
        4.3.2 過渡層印刷
            4.3.2.1 實驗原料與設備
            4.3.2.2 實驗過程
        4.3.3 共燒結
            4.3.3.1 實驗原料與設備
            4.3.3.2 實驗過程
            4.3.3.3 實驗結果
    4.4 實驗分析
        4.4.1 層片制備結果與分析
        4.4.2 過渡層印刷結果
        4.4.3 共燒結實驗分析
    4.5 本章小結
第5章 強度與形貌測試
    5.1 過渡層共燒結構測試
        5.1.1 強度測試
        5.1.2 形貌測試
    5.2 結果分析
    5.3 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 總結
    6.2 不足與展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3616773