跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.201.97.0) 您好!臺灣時間:2024/04/24 11:17
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:蔡宗明
研究生(外文):Chung-Ming Tsai
論文名稱:MgO添加Ni1-xO或Co1-xO造成之相變化
論文名稱(外文):Phase Transformation of MgO by Ni1-xO or Co1-xO Dissolution
指導教授:沈博彥沈博彥引用關係
指導教授(外文):Pou-yan Shen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:材料科學研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:相變化氧化鎂氧化鎳氧化鈷順晶
外文關鍵詞:Ni1-xOCo1-xOparacrystalMgOphase transformation
相關次數:
  • 被引用被引用:6
  • 點閱點閱:147
  • 評分評分:
  • 下載下載:12
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
摘要
Ni1-xO和MgO以1:9的莫耳比混和,在1600oC分別燒結熱處理5小時、48小時。在穿透式電子顯微鏡中,原本預計會看到順晶(paracrystal)的出現,可是後來發現並沒有順晶的生成,但卻在晶格影像(lattice image)中發現G. P. zone整合偏析出來,而且偏好往(200)面生長。接下來的研究,加入Co1-xO和MgO分別以1:9和9:1的莫耳比混和,在1600oC熱處理5小時及接續的低溫長時間時效處理,將之與原來Ni1-xO-MgO系統作比較。在MgO較多的系統中(即MgO植入鈷離子),並沒有順晶的出現,但卻發現鈷離子做成份調變時,形成規則的波浪狀影像及其他複雜的缺陷現象。而在Co1-xO較多的系統中(即Co1-xO植入鎂離子),岩鹽結構內也沒有順晶的出現,但尖晶石結構內有順晶形成,此順晶的產生可於退火或爐冷時在差排處成核
及生長。尖晶石顆粒由於同時溶入Co2+、Co3+和Mg2+,因體積補償及電荷補償效應造成缺陷,並在內部造成缺陷聚集的順晶分佈,其週期為尖晶石晶胞參數之4.5倍,比起純Co3-dO4中約晶胞參數5倍距離之順晶週期為小,顯見植入Mg2+使Co3-dO4尖晶石缺陷濃度增加,與純MgO潛變所得之差排微觀組織極為不同。
頁次
目錄
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅲ
圖表目錄 Ⅳ
一、前言 1
二、實驗步驟及方法 5
三、實驗結果 7
四、討論 12
五、結論 18
六、參考文獻 20


圖表目錄 頁次
圖1 10mol﹪NiO-MgO、1600℃熱處理試片的X光繞射圖。 24
圖2 10mol﹪Co1-xO-MgO試片的X光繞射圖。 25
圖3 90mol﹪Co1-xO-MgO試片的X光繞射圖。S代表尖晶石,R代表岩鹽結構。 26
圖4 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃熱處理(a)5小時(b)48小時,經熱蝕刻後的SEI圖像。 27
圖5 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃熱處理(a)5小時(b)48小時,經熱蝕刻後的BEI圖像。 28
圖6 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃熱處理試片,經熱蝕刻後的EDX mapping。 29
圖7 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃熱處理5小時,經熱蝕刻的(a)SEI
(b)BEI圖像。 30
圖8 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃熱處理5小時的試片,經熱蝕刻後的EDX mapping。 31
圖9 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃熱處理5小時,經熱蝕刻的(a)SEI
(b)BEI圖像。 32
圖10 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃熱處理5小時的試片,經熱蝕刻後的EDX mapping。 33
圖11 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理(a)BFI,晶粒內有許多黑白點形成像是格子狀的對比(b)SADP,Z=[011]。 34
圖12 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理(a)BFI,晶粒內有差排出現。但有複雜的對比與圖17純MgO單晶潛變後形成差排的影像不同(b)DFI, (c)SADP,Z=[110]。 35
圖13 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理(a)BFI(b)DFI,有一點一點像格子狀的對比, (c)SADP,Z=[110]。 36
圖14 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、48小時熱處理(a)BFI,兩顆晶粒相接處並無順晶析出(b)為SADP。 37
圖15 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、48小時熱處理(a)BFI,晶粒內有差排。但有複雜的對比與圖17純MgO單晶潛變後的差排影像不同(b)DFI,g=(200)(c)SADP(接近two beam)。 38
圖16 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、48小時熱處理(a)BFI,有複雜的對比(b)DFI,g=(200)(c)SADP(接近two beam)。 39
圖17 1400OC空氣中純氧化鎂單晶經潛變所得的差排結構[26]。 40
圖18 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理,晶粒之[110]軸向的晶格影像。 41
圖19 為圖18的放大圖。可以觀察到影像中有一塊塊的板狀密集的出現,而且各有深淺不同的對比,T代表差排。 42
圖20 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理,晶粒之[110]軸向的晶格影像,但電子束照射時間較圖18長。 43
圖21 為圖20的放大圖。同樣有板狀出現,且經過電子束的照射,
部分晶格面已被破壞非晶化而變成模糊的影像。 44
圖22 10mol﹪Ni1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理,晶粒之[110]軸向的晶格影像,但電子束照射時間較圖20長。 45
圖23 為圖22的放大圖。有板狀G.P.Zone出現,電子束的照射時間更長,部分晶格面被破壞非晶化而變成模糊的影像,可與圖21比對。 46
圖24 為圖18~圖23的SADP。 47
圖25 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片(a)BFI,晶粒內的差排偏好往<110>的方向發展(b)SADP,Z=[001]。 48
圖26 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片(a)BFI,晶粒內的差排方向較為不規則(b)SADP,Z=[011]。 49
圖27 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片(a)BFI,兩顆晶粒的晶界處並無順晶析出,右上方的晶之SADP如(b)所示。 50


圖28 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時爐冷再850℃熱處理96小時的試片(a)BFI,晶粒內差排規則地往同一方向發展(b)DFI,g=(200)(c)SADP (two beam)。 51
圖29 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時爐冷再850℃熱處理96小時的試片(a)BFI,晶粒內有大量的差排規則地往同一方向發展(b)SADP (two beam)。 52
圖30 10mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時爐冷再850℃熱處理96小時的試片(a)BFI,晶粒內出現規律的波動,偶有Y字型分叉(b)為(a)圖的放大倍率(c)SADP,Z=[011]。 53
圖31 為圖30 (a)的EDX成分分析結果。 54
圖32 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片(a)BFI,岩鹽基材中有三顆尖晶石晶粒具發達的(111)晶癖面(b)尖晶石晶粒的SADP,Z=[011]S(c)為進一步放大顯示有順晶(paracrystal)所造成的side band spots。 55
圖33 為上圖尖晶石的晶格影像,Z=[011]S。 56
圖34 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片,尖晶石顆粒的EDX成分分析結果。 57
圖35 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片,岩鹽基材的EDX成分分析結果。 58
圖36 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時熱處理後爐冷的試片(a)BFI,晶粒內的差排附近有許多尖晶石顆粒聚集(b)具岩鹽結構之基材的SADP,接近[011]軸向。 59
圖37 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時爐冷再800℃熱處理72小時試片的BFI,岩鹽基材中已有大範圍的大小尖晶石顆粒在聚集中。 60
圖38 90mol﹪Co1-xO-MgO 1600℃、5小時爐冷再800℃熱處理72小時的試片(a)BFI,數顆小尖晶石顆粒聚集成一顆大尖晶石顆粒(b)岩鹽基材的SADP,Z=[011]r(c)尖晶石顆粒的SADP,Z=[011]S(d)為(c)的放大倍率,有順晶所造成的side band
spots。 61
圖39 為圖36(a)岩鹽基材和尖晶石顆粒(111)相交界面的晶格影像,顯示(111)界面處有差排及階梯檻(ledge)。 62
表1 晶格常數的比較 63
附錄I 岩鹽結構 64
附錄Ⅱ 尖晶石結構AtB2oX4 65
附錄Ⅲ Ni1-xO/CaO系統,順晶的二維分佈 66
附錄Ⅳ MgO-NiO、MgO-CoO的相圖 67
附錄Ⅴ NiO、MgO、CoO、Co3O4的JCPDS files 68
六、參考文獻
1.P. Kofstad, "Nonstoichiometry, Diffusion and Electrical Conductivity in Binary Metal Oxides," Wiley Interscience, New York, 1972.
2. B. E. F. Fender and F. D. Riley, "The Chemistry of Extended Defects in Non-Metallic Solids" (L. Eyring and M. O''Keefe, Eds.), North-Holland, Amsterdam, 1970.
3. C. R. A. Catlow and B. E. F. Fender, "Calculation of Defect Clustering in Fe1-xO" J. Phys. C: Solid State Phys. 8 (1975) 3267-3279.
4. T. R. Welberry and A. G. Christy, "A Paracrystalline Distribution of Defect Distributions in Wüstite, Fe1-xO " J. Solid State Chem. 117 (1995) 398-406.
5. T. R. Welberry and A. G. Christy, "Defect Distribution and the Diffuse X-ray Diffraction Pattern of Wüstite, Fe1-xO" Phys. Chem. Minerals 24 (1997) 24-38.
6. P. Vallet and P. Raccah, "On the Studies of Thermodynamic Properties of Ferrous Oxides (in French)" Mem. Sci. Rev. Metall. 62 (1965) 1-29.
7. B. Andersson and J. O. Sletnes, "Decomposition and Ordering in Fe1-xO" Acta Crystallogr. Sect. A 33 (1977) 268-276.
8. H. G. Sockel and H. Schmalzried, "Coulometric Titration in Metal Oxides (in Germany)" Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 72 (1968) 745-754.
9. C. R. A. Catlow and A. M. Stoneham, "Defect Equilibrium in Transition Metal Oxides" J. Am. Ceram. Soc. 64 (1981) 234-236.
10. R. W. Grime, A. B. Anderson, and A. H. Heuer, "Defect Clusters in Nonstoichiometric 3d Transition Metal Monoxides" J. Am. Ceram. Soc. 69 (1986) 619-623.
11. W. C. Tripp and N. M. Tallan, "Gravimetric Determination of Defect Concentrations in NiO" J. Am. Ceram. Soc. 53 (1970) 531-537.
12. M. L. Volpe and J. Reddy, "Cation Self-Diffusion and Semiconductivity in NiO" J. Chem. Phys. 53 (1970) 1117-1125.
13. C. M. Osburn and R. W. Vest, J. Phys. "Defect Structure and Electrical Properties of NiO: I, High Temperature" J. Phys. Chem. Solids 32 (1971) 1331-1347.
14. R. L. Lalauze and J. H. Meunier, "Experimental Study of NiO Electrical Conductivity Change under Low Oxygen Pressures" Oxid. Met. 12 (1978) 183-190.
15. J. Szuber, "Use of Thermionic Emission for Studying of Point Defects in NiO Single Crystal" J. Mater. Sci. 19 (1984) 1991-1996.
16. J. Chen and P. Shen, "Defect Clusters and Superstructure of Zr4+-Dissolved Ni1-xO" J. Solid State Chem. 140 (1998) 361-370.
17. K. T. Lin and P. Shen, "Interdiffusion-Induced Phase Changes of Co1-xO/Zirconia Composites" J. Solid State Chem. 145 (1999) 739-750.
18. M. L. Jeng and P. Shen, "Paracrystal Formation from Ni1-xO and CaO upon Interdiffusion" J. Solid State Chem. 152 (2000) 421-427.
19.陳俊男,“退火對NiO-ZrO2-Y2O3系統中分散相的集合缺陷,形狀與方位變化之影響”,國立中山大學85學年度博士論文。
20.林坤財,“氧化鈷顆粒在氧化釔部分安定氧化鋯晶粒中的轉動與點缺陷聚集”,國立中山大學86學年度碩士論文。
21.鄭美莉,“CaZrO3與NiO顆粒在CaO晶粒中調整晶向關係的難易比較”,國立中山大學87學年度碩士論文。
22.王俊懿,“Co1-xO與CaO互溶引起之缺陷集合及相變化”,國立中山大學88學年度碩士論文。
23. W.H. Lee and P. Shen, "Co3-dO4 Paracrystal: 3-D Assembly of Nano-size Defect Clusters in Spinel Lattice" J. Solid State Chem., in press.
24.李名言,“NiO•2CoO岩鹽結構固溶燒結體因退火及顆粒大小引起尖晶石化和晶向重調”,國立中山大學九十學年度碩士論文。
25. R. D. Shannon, "Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides" Acta Cryst. A32 (1976) 751-767.
26. Y. Moriyoshi and T. Ikegami, "Dislocations in MgO" (edited by W.D. Kingery) Advances in Ceramics Vol. 10 Structure and Properties of MgO and Al2O3 Ceramics, American Ceramic Soc. Columbus OH (1984)
27. D. A. Porter and K. E. Easterling, "Phase Transformations in Metals and Alloys," Van Nostrand Reinhold, London. 1981
28. A. Atkinson, A. E. Hughes, and A. Hammou, "The Self Diffusion of Ni in Undoped and Al-doped NiO Single Crystals," Phil. Mag. A 43 (1981) 1071-1091.
29. F. A. Kröger and H. J. Vink, "Relations between the Concentrations of Imperfections in Crystalline Solids," Solid State Phys. 3 (1956) 307-435.
30. N. L. Peterson and C. L. Wiley, "Point Defects and Diffusion in NiO," J. Phys. Chem. Solids, 46 (1985) 43-52.
31. T. Eto, A. Sato and T. Mori, "Stress-Oriented Precipitation of G.P.Zones and q´in an Al-Cu Alloy," Acta. Met. 26 (1978) 499-508.
32. R. Tetot, B. Nacer and G. Boureau, "Statistical Thermodynamics and Defect Structure of Co1-δO under Usual Oxygen Partial Pressures. A Monte Carlo study," J. Phys. Chem. Solids. 55 (1994) 617-624.
33. J. Nowotny and M. Rekas, "Defect Structure of Cobalt Monoxide:
Ⅰ, The Ideal Defect Model," J. Am. Ceram. Soc. 72 (1989) 1199-1207 and references cited therein.
34. R. L. Penn and J. F. Banfield, "Imperfect Oriented Attachment: Dislocation Generation in Defect-free Nanocrystals," Science 281 (1998) 969-971.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊