Effet du traitement thermique à haute température sur la stabilité de phase et la transformation de Yb2O3 et Y2O3 co

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9955 (2022) Citer cet article

868 accès

2 Citations

Détails des métriques

Le matériau céramique ZrO2 (YSZ) dopé Y2O3 est utilisé pour protéger les composants en alliage travaillés à haute température. Mais sa transformation de phase entre la phase tétragonale et la phase monoclinique s'est produite à 1150 ° C conduit à l'invalidité de YSZ. Par conséquent, l'amélioration de la stabilité de phase de YSZ est nécessaire pour répondre aux exigences du développement de revêtements de barrière thermique (TBC). Dans cette étude, la diffraction des rayons X et les spectres Raman ont été utilisés pour explorer la stabilité de phase et la transformation de phase des céramiques ZrO2 co-dopées Yb2O3 et Y2O3 (YbYSZ) après traitement thermique à 1300 ° C avec des temps différents. La stabilité de la phase tétragonale est améliorée par la tétragonalité diminuant avec le dopage Yb3+. Simultanément, l'incorporation de Yb3+ conduit au couplage O–O, qui est bénéfique pour augmenter la concentration des lacunes d'oxygène près des ions substitués, améliorant ainsi la stabilité du cristal. La céramique 6.5YbYSZ a la meilleure stabilité après traitement thermique à 1300 °C pendant différents temps.

Des composants d'ingénierie plus efficaces pour des applications dans les secteurs de l'énergie, de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'électronique et de l'énergie sont souhaités dans l'économie mondiale concurrentielle actuelle. Les revêtements de barrière thermique (TBC) sont généralement utilisés pour protéger les composants qui fonctionnent à haute température, à la corrosion ou dans d'autres environnements difficiles1,2. Les TBC sont composés de deux couches importantes : la couche de liaison métallique et la couche de finition en céramique. La couche de liaison métallique utilise toujours un alliage MCrAlY (M = Ni, Co, Ni + Co, etc.) pour protéger les composants de l'oxydation et de la corrosion, tandis que la couche de finition en céramique agit comme un isolant3,4. Étant en contact direct avec l'environnement de travail difficile, la couche de finition en céramique devrait avoir une diffusivité thermique plus faible, de meilleures performances en matière de stabilité de phase et de résistance aux chocs thermiques pendant le cyclage thermique, ainsi qu'une meilleure résistance à l'oxydation et à la corrosion5,6. 6–8 % en poids de Y2O3 ZrO2 partiellement stabilisé (YSZ) en tant que choix le plus prometteur de couche de finition en céramique présente des performances globales exceptionnelles en matière de conductivité thermique, de stabilité de phase et d'autres aspects5,7,8. Cependant, lorsque la température ambiante de fonctionnement dépasse 1200 °C, la phase tétragonale (t) se transforme en phase monoclinique (m), qui s'accompagne d'une expansion volumique de 3 à 5 %, entraînant des fissures préjudiciables dans les revêtements9,10. De plus, à des températures élevées (supérieures à 1200 °C), les pores à l'intérieur des revêtements YSZ subissent un retrait, en particulier ceux perpendiculaires au flux de chaleur, entraînant ainsi une augmentation significative de la conductivité thermique des TBC11,12,13,14.

Par conséquent, la recherche et le développement de matériaux céramiques à conductivité thermique plus faible et de couche de finition plus stables à haute température sont nécessaires de toute urgence pour le développement de turbines à gaz de nouvelle génération. De nombreuses études ont montré que le dopage d'oxydes de terres rares (RE2O3) avec différentes masses ou rayons atomiques dans les systèmes YSZ est une méthode efficace pour améliorer les performances d'isolation thermique et la stabilité de phase à haute température15,16,17,18,19. Stecura et al.20 ont exploré la durée de vie du cycle thermique du système ZrO2 stabilisé à l'Yb2O3 à 1120 °C et ont constaté que les modes de défaillance du cycle thermique de Yb2O3-ZrO2 et Y2O3-ZrO2 étaient similaires, mais la durée de vie du cycle thermique de Yb2O3-ZrO2 était significativement meilleur que celui de YSZ. En comparant la stabilité de phase de Yb2O3 et Y2O3 co-stabilisé ZrO2 à 1450 °C, Caireny et al.21 ont découvert que l'ajout de Yb pouvait améliorer efficacement la stabilité de phase. Jing et al.22 ont étudié des céramiques ZrO2 stabilisées à 3-10% en moles de Yb2O3 et ont découvert que la céramique consistait en la phase tétragonale métastable (t′) et avait une conductivité thermique plus faible. Leilei et al.23 ont systématiquement étudié les effets de Yb2O3 et Y2O3 co-dopés dans ZrO2 sur la stabilité de phase et la conductivité thermique. Leurs résultats ont montré que le ZrO2 co-dopé avait une meilleure stabilité de phase et une conductivité thermique inférieure à celles des céramiques ZrO2 dopées Yb2O3 ou Y2O3. Lei et ses collègues16, 24, 25 ont préparé des céramiques à 1 % molaire de RE2O3 (RE = La, Nd, Gd) et à 1 % molaire de Yb2O3 co-dopé YSZ (1RE1Yb–YSZ) et à 3,5 % molaire de RESZ (RE = Dy, Y, Er, Yb) céramiques par une méthode de co-précipitation chimique. Ils ont découvert que toutes les céramiques préparées étaient composées de phase t′. La stabilité de phase et la conductivité thermique de 1RE1Yb – YSZ ont diminué avec l'augmentation du rayon des ions RE3 +, tandis que la ténacité à la rupture de 3, 5% en moles de RESZ a montré la tendance opposée. De plus, la résistance à la corrosion d'une céramique GdYb-YSZ était meilleure que celle d'YSZ.

Cette étude est basée sur les meilleures performances du système YbYSZ. La diffraction des rayons X et les spectres Raman sont utilisés pour explorer la composition de phase et la transformation de phase d'échantillons de céramique traités thermiquement à 1300 °C pendant différents temps.

x % molaire YbO1,5 - (8,5-x) % molaire YO1,5 - ZrO2 (x = 0, 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5, noté xYbYSZ) des céramiques ont été préparées par une méthode de réaction à l'état solide. Y2O3, Yb2O3 et ZrO2 (99,9 %, Zhongnuo New Material Technology Co. Ltd.) ont été utilisés comme matières premières. Toutes les poudres d'oxyde ont été calcinées à 800 ° C pendant 5 h pour éliminer l'influence de l'eau absorbée avant d'être mélangées. Ensuite, les oxydes pesés avec des rapports stoechiométriques ont été broyés en deux étapes. La première étape consistait à mélanger toutes les matières premières et à pulvériser les oxydes à l'échelle du micron par broyage à billes. La deuxième étape consistait à affiner davantage la suspension d'oxyde mixte précurseur, qui a été broyée dans un broyeur à boulets à haute énergie à 2300 tr/min, 2500 tr/min et 2700 tr/min pendant 3 h respectivement pour obtenir un mélange à l'échelle nanométrique. La suspension après deux étapes de broyage a été complètement séchée à 80 ° C puis frittée à 1450 ° C pendant 3 h pour obtenir les échantillons de céramique initiaux.

Tous les échantillons céramiques initiaux ont été traités thermiquement dans un four à moufle à 1300 °C pendant 9, 33, 93, 143, 208, 287 et 358 h puis refroidis à température ambiante à une vitesse de 10°/min.

La diffraction des rayons X (XRD, Rigaku Smart Lab II, Japon) et la spectroscopie Raman (Raman, Horiba, Japon) ont été utilisées pour identifier la composition de phase et la structure des échantillons de céramique initiaux et des échantillons de céramique traités thermiquement. Le XRD balaye de 20° à 80° à une vitesse de balayage de 5°/min avec un rayonnement Cu Kα (λ = 0,15418 nm). Le Raman scanne de 100/60 cm-1 à 800 cm-1 avec un laser vert (532 nm).

Les diagrammes XRD des céramiques xYbYSZ (x = 0, 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5) sont présentés à la Fig. 1. Comme le montre la Fig. 1a, les pics de diffraction correspondent à deux cartes PDF différentes liées au tétragone (PDF Nos. 70-4426 et 70-4430). Les cartes PDF peuvent être définies comme métastables (PDF#4430, t′) et stables (PDF#4426, t) en phase de zircone tétragonale en raison de la différence des paramètres de réseau26,27. Par conséquent, les modèles XRD suggèrent que Yb3+ et Y3+ se sont complètement dissous dans le réseau ZrO2 et ont formé des phases t et t'. De plus, les positions des pics de diffraction se déplacent vers des angles élevés avec l'augmentation de la teneur en Yb3+ (Fig. 1b), ce qui signifie un rétrécissement cellulaire. Pour étudier plus avant l'effet de Yb et Y co-dopés sur la composition de phase et la structure cristalline, le logiciel GSAS a été appliqué pour affiner les modèles XRD28,29. En comparant la teneur en phase de la phase t et de la phase t 'illustrée sur la figure 1c, la teneur en phase t' est passée de 47, 5 à 55, 5% avec l'augmentation de Yb3 +. L'augmentation de la phase t' est bénéfique pour améliorer la stabilité de phase des céramiques. La figure 1d montre la tétragonalité des phases t et t ', on peut constater que la tétragonalité des phases t et t 'a montré une tendance opposée avec l'augmentation de Yb3 +, et l'ajout de Yb3 + a une plus grande influence sur la tétragonalité de la phase t . La réduction de la tétragonalité de la phase t est bénéfique pour inhiber la transition de phase de la phase t à la phase m.

Modèles XRD de xYbYSZ (x = 0, 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5) : (a) 2θ = 20°–80° à une vitesse de balayage de 5°/min, (b) 2θ = 72,5°–75° à une vitesse de balayage de 1°/min ; (c) teneur en phase et (d) tétragonalité de la phase t et de la phase t'.

Le spectre Raman est sensible aux liaisons chimiques et aux autres structures ordonnées à courte portée dans le cristal30. Par conséquent, les spectres Raman des céramiques xYbYSZ (x = 0, 2, 5, 4, 5, 6, 5 et 8, 5) présentés à la Fig. 2 sont utilisés pour analyser la distorsion du réseau des échantillons. Les spectres Raman de tous les échantillons de céramique consistent en six modes de vibration liés à la phase tétragonale et à la phase tétragonale métastable, et aucune phase monoclinique n'a été détectée26,31,32. Le tableau 1 affiche le décalage Raman de toutes les céramiques. L'incorporation de Yb3+ a un effet plus important sur le décalage Raman de I5, et la coexistence d'échantillons céramiques Yb3+ et Y3+ a un décalage Raman beaucoup plus faible. I5 est lié au mode de vibration de la liaison chimique du couplage O – O. Par conséquent, les échantillons de céramique xYbYSZ (x = 2,5, 4,5 et 6,5) sont plus faciles à former des amas de défauts à plus grande échelle, ce qui peut améliorer la résistance de la transformation de phase contrôlée par la diffusion.

Spectres Raman des céramiques xYbYSZ (x = 0, 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5).

La figure 3 représente la variation des modèles XRD et des spectres Raman de la céramique 8.5YSZ après traitement thermique avec 33, 93, 143, 208, 278 et 358 h. Selon la figure 3a, les intensités des pics m (− 111) et m (111) ont augmenté de façon spectaculaire après un traitement thermique pendant 143 à 208 h. De plus, après un traitement thermique de 208 h, les pics caractéristiques des phases t et t' de la phase tétragonale sont à peine observés (voir Fig. 3b). Selon le diagramme de phase de Y2O3-ZrO233, 8,5YSZ était situé dans la région de phase coexistante des phases t et c. Par conséquent, la phase métastable t 'est décomposée en phases d'équilibre t et c, puis la phase t se transforme en phase m lorsque la céramique a été traitée thermiquement pendant une longue période. Les spectres Raman illustrés sur la figure 3c montrent en outre que les pics relatifs de la phase m sont apparus avec le passage du temps de traitement thermique.

Modèles XRD (a) 2θ = 27,5°–32,5°, (b) 2θ = 72,5°–75,5°, et (c) spectres Raman de céramiques 8,5YSZ après traitement thermique pendant des temps différents.

Selon la discussion précédente sur l'influence de la coexistence de Yb3+ et Y3+ sur le cristal, l'échantillon de céramique 6.5YbYSZ est spécial par rapport aux autres échantillons de céramique. Par conséquent, la figure 4 présente la variation des modèles XRD et des spectres Raman de l'échantillon de céramique 6,5YbYSZ après un traitement thermique à différents moments. On peut voir sur la figure 4 que les changements des modèles XRD et des spectres Raman de l'échantillon de céramique 6,5YbYSZ sont les mêmes que ceux de 8,5YSZ. Pendant ce temps, les pics caractéristiques des phases t et t 'illustrés à la figure 4 peuvent également être observés après un traitement thermique de 358 h. Par conséquent, la céramique 6.5YbYSZ a une meilleure stabilité de phase que 8.5YSZ. Ce résultat correspond à la discussion ci-dessus sur le cristal.

Modèles XRD (a) 2θ = 27,5°–32,5°, (b) 2θ = 72,5°–75,5°, et (c) spectres Raman de céramiques 6,5YbYSZ après traitement thermique pendant des temps différents.

La phase monoclinique est un facteur important pour estimer la stabilité des matériaux céramiques YSZ. XRD est souvent utilisé pour détecter l'existence de la phase m selon l'équation de Garvie et Nicholson34,35 :

où \({I}_{p}^{hkl}\) est l'aire du pic de diffraction lié au plan cristallin (hkl).

La figure 5 est la variation de la phase monoclinique d'échantillons de céramique xYbYSZ (x = 0, 2, 5, 4, 5, 6, 5 et 8, 5) après traitement thermique à 1300 ° C pendant 9, 33, 93, 143, 208, 278 et 358 h. Il est évident que l'ajout de Yb3+ est bénéfique pour améliorer la stabilité de phase et que l'échantillon de céramique 6.5YbYSZ a le meilleur comportement. De plus, la relation entre le contenu de la phase monoclinique et le temps de traitement thermique présente une courbe en "S". Et le changement de la teneur en phase monoclinique avec différents temps de traitement thermique peut être divisé en trois étapes (comme illustré à la Fig. 5b) : (I) étape d'augmentation lente, (II) étape d'augmentation approximativement linéaire et (III) étape de saturation. En comparant la composition de phase des échantillons de céramique xYbYSZ (x = 0, 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5) après traitement thermique pendant 33, 93, 143, 208, 278 et 358 h illustrés aux Fig. 3 et 4, tous les échantillons de céramique ont un processus de transition de similarité.

La variation de la teneur en phase m de la céramique xYbYSZ (a) et la ligne ajustée de la teneur en phase m de la céramique 8.5YSZ (b) après traitement thermique à 1300 ° C pendant 9, 33, 93, 143, 208, 278 et 358 h .

Par conséquent, la variation de phase monoclinique de l'échantillon de céramique 8.5YSZ a été discutée pour explorer la raison de la formation de la courbe "S". En comparant les modèles XRD de 8,5YSZ illustrés à la Fig. 5b, l'étape I a été traitée avec deux processus de transition. L'une est la transition de la phase t 'à la phase t et c, et l'autre est la transition de la phase t initiale à la phase m. Par conséquent, l'étape I est contrôlée par la stabilité de la phase t 'et de la phase t. Par conséquent, la teneur en phase m dans l'étape I augmente progressivement avec l'allongement du temps de traitement thermique. Les pics caractéristiques de la phase t' disparaissent et la phase c apparaît. Au stade II, le contenu de la phase m augmente fortement et les pics caractéristiques de la phase t disparaissent. Les pics caractéristiques de la phase c ont peu de différence à ce stade en raison de la phase t 'épuisée au stade I. Par conséquent, le stade II est une transition majeure de la phase t à la phase m, qui appartient à la transformation martensitique. Au stade III, toutes les phases transformables sont épuisées. Le contenu de la phase m est maximisé et le stade III est presque horizontal.

Selon une discussion précédente sur la structure cristalline, l'incorporation de Yb3+ a des effets sur le couplage O–O, ce qui conduit à former des amas de défauts à grande échelle difficiles à déplacer à haute température. Pendant ce temps, l'ajout de Yb3+ est bénéfique pour diminuer la tétragonalité de la phase t initiale, ce qui peut améliorer la stabilité de la phase t. La teneur en phase m dans l'étape I des échantillons de céramique xYbYSZ (x = 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5) est inférieure à celle de l'échantillon de céramique 8,5YSZ. Et la durée de l'étape I des échantillons de céramique xYbYSZ (x = 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5) est plus longue que celle de l'échantillon de céramique 8,5YSZ en raison de la formation de grappes de défauts à grande échelle. Dans l'étape II, le contenu de la phase m transformée à partir de la phase t peut être ajusté comme une ligne, et la pente de la ligne ajustée peut refléter indirectement la transformabilité de la phase t. Comme le montre la figure 6, la pente de la ligne ajustée à l'étape II diminue avec le dopage Yb3+, et l'échantillon de céramique 6,5YbYSZ a la pente la plus faible. La phase t transformable provient de deux sources, l'une est la phase t initiale après frittage et l'autre provient de la transformation de la phase t'. La phase t initiale de la céramique 6.5YbYSZ a une meilleure stabilité. Par conséquent, seule la stabilité de la phase t dérivée de la transition de phase t' doit être discutée. L'amélioration du couplage O – O dans les céramiques 6.5YbYSZ conduit à la redistribution des lacunes d'oxygène dans le cristal. Surtout, 6.5YbYSZ a la meilleure stabilité de phase après traitement thermique à 1300 °C.

La pente de la droite d'ajustement à l'étape II.

Des céramiques YbxY0.085-xZr0.915O2-1.5x (x = 0, 0,025, 0,045, 0,065 et 0,085) ont été préparées en utilisant une méthode de réaction à l'état solide. La teneur en phase t' et la tétragonalité de la phase t' augmentent avec l'incorporation d'Yb3+. De plus, l'ajout de Yb3+ est bon pour améliorer le couplage O–O, ce qui conduit à la formation de grappes de défauts à grande échelle.

Après que les échantillons de céramique xYbYSZ (x = 0, 2,5, 4,5, 6,5 et 8,5) ont été traités thermiquement à 1 300 °C pendant 33, 93, 143, 208, 278 et 358 h, la stabilité de phase des Yb3+ et Y3+ coexistants les échantillons de céramique étaient meilleurs et le changement de phase m montrait une courbe en forme de "S". La courbe "S" peut être divisée en trois étapes.

La diminution de la tétragonalité de la phase t et du couplage O – O a été bénéfique pour améliorer la stabilité de la phase. La céramique 6.5YbYSZ a montré les meilleures performances de stabilité après traitement thermique à 1300 °C.

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié, et les ensembles de données utilisés et analysés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Mondal, K., Nuñez, L., Downey, CM et Van Rooyen, IJ Vue d'ensemble des revêtements de barrière thermique : conception, fabrication et applications dans les industries à haute température. Ing. ind. Chim. Rés. 60(17), 6061. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c00788 (2021).

Article CAS Google Scholar

Mondal, K., Nuñez, L., Downey, CM et van Rooyen, IJ Progrès récents dans les revêtements de barrière thermique pour les environnements extrêmes. Mater. Sci. Énergie. Technol. 4, 208. https://doi.org/10.1016/j.mset.2021.06.006 (2021).

Article CAS Google Scholar

Wu, S. et al. Les recherches avancent sur les matériaux céramiques des revêtements de barrière thermique sur turbine à gaz. Revêtements 11(1), 1. https://doi.org/10.3390/coatings11010079 (2021).

Article CAS Google Scholar

Chellaganesh, D., Khan, MA et Jappes, JTW Revêtements de barrière thermique pour les applications à haute température - Une brève revue. Mater. Aujourd'hui Proc. 45, 1529. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.08.017 (2021).

Article CAS Google Scholar

Cao, X., Vassen, R. & Stoever, D. Matériaux céramiques pour revêtements de barrière thermique. J.Eur. Céram. Soc. 24, 1. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00129-8 (2004).

Article CAS Google Scholar

Clarke, DR & Levi, CG Conception de matériaux pour les revêtements de barrière thermique de nouvelle génération. Annu. Rév. Mater. Rés. 33, 383. https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.33.011403.113718 (2003).

Article ADS CAS Google Scholar

Vaßen, R., Jarligo, MO, Steinke, T., Mack, DE et Stöver, D. Vue d'ensemble sur les revêtements de barrière thermique avancés. Le surf. Manteau. Technol. 205(4), 938. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.08.151 (2010).

Article CAS Google Scholar

Clarke, DR, Oechsner, M. & Padture, NP Revêtements de barrière thermique pour des moteurs à turbine à gaz plus efficaces. Mme Bull. 37(10), 891. https://doi.org/10.1557/mrs.2012.232 (2012).

Article ADS CAS Google Scholar

Di Girolamo, G., Blasi, C., Brentari, A. & Schioppa, M. Caractéristiques microstructurales, mécaniques et thermiques des revêtements de barrière thermique à base de zircone déposés par projection plasma. Céram. Int. 41, 11776. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.05.145 (2015).

Article CAS Google Scholar

Mamivand, M., Zaeem, MA, El Kadiri, H. & Chen, LQ Modélisation du champ de phase de la transformation de phase tétragonale à monoclinique dans la zircone. Acta Mater. 61(14), 5223. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.05.015 (2013).

Article ADS CAS Google Scholar

Yi, H., Che, J., Liang, G. & Liu, X. Effet des éléments de terres rares sur la stabilité et la résistance au frittage de la zircone tétragonale pour les revêtements de barrière thermique avancés. Courant. Comput.-Aided Drug Des. 11(3), 287. https://doi.org/10.3390/cryst11030287 (2021).

Article CAS Google Scholar

Li, G. et al. Un mécanisme de frittage complet pour les TBC-Partie I : Une évolution globale avec une cinétique en deux étapes. Confiture. Céram. Soc. 100, 2176. https://doi.org/10.1111/jace.14784 (2017).

Article CAS Google Scholar

Li, G. et al. Un mécanisme de frittage complet pour les TBC - Partie II : Cinétique initiale améliorée par interconnexion multipoint multi-échelle. Confiture. Céram. Soc. 100, 4240. https://doi.org/10.1111/jace.14940 (2017).

Article CAS Google Scholar

Che, J., Wang, X., Liu, X., Liang, G. et Zhang, S. Résistance au frittage exceptionnelle dans le La2(Zr0.7Ce0.3)2O7 de type pyrochlore pour les matériaux de revêtements à barrière thermique. Céram. Int. 47(5), 6996. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.11.050 (2021).

Article CAS Google Scholar

Li, Q. et al. Synthèse et stabilité de phase de la zircone co-dopée scandia, gadolinia et ytterbia pour l'application de revêtement de barrière thermique. J. Therm. Vaporisateur. Technol. 24(1–2), 136. https://doi.org/10.1007/s11666-014-0158-2 (2014).

Article ADS CAS Google Scholar

Guo, L., Li, M. & Ye, F. Stabilité de phase et conductivité thermique de RE2O3 (RE = La, Nd, Gd, Yb) et de céramiques ZrO2 stabilisées Y2O3 co-dopées Yb2O3. Céram. Int. 42(6), 7360. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.01.138 (2016).

Article CAS Google Scholar

Khor, KA & Yang, J. Transformabilité du t-ZrO2 et des paramètres de réseau dans les revêtements de zircone stabilisés aux oxydes de terres rares pulvérisés au plasma. Scripta Mater. 37(9), 1279. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(97)00262-5 (1997).

Article CAS Google Scholar

Zhu, D., Nesbitt, JA, Barrett, CA, Mccue, TR & Miller, RA Comportement d'oxydation cyclique du four des revêtements de barrière thermique à faible conductivité à plusieurs composants. J. Therm. Technologie de pulvérisation. 13(1), 84. https://doi.org/10.1361/10599630418185 (2004).

Article ADS CAS Google Scholar

Sun, L., Guo, H., Peng, H., Gong, S. & Xu, H. Influence de la substitution partielle de Sc2O3 par Gd2O3 sur la stabilité de phase et la conductivité thermique de ZrO2 dopé au Sc2O3. Céram. Int. 39(3), 3447. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.09.100 (2013).

Article CAS Google Scholar

Stecura, S. Nouveaux revêtements projetés au plasma ZrO2-Yb2O3 pour les applications de barrière thermique. Films solides minces 150(1), 15. https://doi.org/10.1016/0040-6090(87)90305-1 (1987).

Article ADS CAS Google Scholar

Cairney, JM, Rebollo, NR, Rühle, M. & Levi, CG Stabilité de phase des oxydes de barrière thermique : étude comparative des ajouts de Y et Yb. Z. Metallkd/Mater. Rés. Adv. Technologie. 98(12), 1177. https://doi.org/10.3139/146.101595 (2007).

Article CAS Google Scholar

Feng, J., Ren, X., Wang, X., Zhou, R. et Pan, W. Conductivité thermique de la zircone stabilisée à l'ytterbia. Scripta Mater. 66(1), 41. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2011.09.038 (2012).

Article CAS Google Scholar

Sun, L., Guo, H., Peng, H., Gong, S. & Xu, H. Stabilité de phase et conductivité thermique de la zircone co-dopée à l'ytterbia et à l'yttria. Programme. Nat. Sci. 23(4), 440. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2013.06.013 (2013).

Article Google Scholar

Guo, L. et al. Évaluation de la corrosion à chaud des oxydes de barrière thermique ZrO2 stabilisés Y2O3 co-dopés Gd2O3-Yb2O3 exposés au sel fondu Na2SO4 + V2O5. Céram. Int. 43(2), 2780. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.11.109 (2017).

Article CAS Google Scholar

Guo, L., Li, M., Zhang, C., Huang, X. & Ye, F. Dy2O3 a stabilisé ZrO2 en tant qu'agent de renforcement pour la céramique Gd2Zr2O7. Mater. Lett. 188, 142. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.11.038 (2017).

Article CAS Google Scholar

Bouvier, P., Gupta, HC & Lucazeau, G. Fréquences des phonons centraux de la zone dans la zircone tétragonale : étude dynamique du réseau et nouvelle proposition d'affectation. J.Phys. Chim. Solides. 62(5), 873. https://doi.org/10.1016/S0022-3697(00)00243-2 (2001).

Article ADS CAS Google Scholar

Viazzi, C., Bonino, JP, Ansart, F. & Barnabé, A. Etude structurale de poudres YSZ tétragonales métastables produites par voie sol-gel. J. Alliage Compd. 452(2), 377. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.10.155 (2008).

Article CAS Google Scholar

Toby, BH & Von Dreele, RB GSAS-II : La genèse d'un progiciel moderne de cristallographie tout usage open-source. J. Appl. Cristallologue. 46(2), 544. https://doi.org/10.1107/S0021889813003531 (2013).

Article CAS Google Scholar

Naumenko, AP et al. Analyse vibrationnelle et spectres Raman de la zircone tétragonale. Phys. Chim. État solide. 9(1), 121 (2008).

CAS Google Scholar

Toby, BH EXPGUI, une interface utilisateur graphique pour GSAS. J. Appl. Cristallologue. 34(2), 210. https://doi.org/10.1107/S0021889801002242 (2001).

Article CAS Google Scholar

Zyuzin, DA et al. Études aux rayons X, Raman et FTIRS de l'évolution microstructurale des particules de zircone causées par le traitement thermique. J. Solid State Chem. 179(10), 2965. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2006.04.057 (2006).

Article ADS CAS Google Scholar

Bouvier, P. & Lucazeau, G. Spectres Raman et analyse vibrationnelle de zircone tétragonale nanométrique sous haute pression. J.Phys. Chim. Solides. 61(4), 569. https://doi.org/10.1016/S0022-3697(99)00242-5 (2000).

Article ADS CAS Google Scholar

Garvie, RC & Nicholson, PS Analyse de phase dans les systèmes de zircone. Confiture. Céram. Soc. 55(6), 303. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1972.tb11290.x (1972).

Article CAS Google Scholar

Weng, W. et al. Examen des échafaudages biomimétiques à base de zircone pour l'ingénierie des tissus osseux. J. Mater. Sci. 56(14), 8309. https://doi.org/10.1007/s10853-021-05824-2 (2021).

Article ADS CAS Google Scholar

Witz, G., Shklover, V., Steurer, W., Bachegowda, S. & Bossmann, HP Évolution de la phase dans les revêtements de barrière thermique en zircone stabilisée à l'yttria étudiés par raffinement rietveld des diagrammes de diffraction des rayons X sur poudre. Confiture. Céram. Soc. 90(9), 2935. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01785.x (2007).

Article CAS Google Scholar

Télécharger les références

Ce travail a été soutenu par le Programme national de recherche et de développement en haute technologie de Chine (Grant No. 2015AA034403) et la National Nature Science Foundation of China (Grant No. 51762036).

Le financement a été fourni par le Programme national de recherche et de développement en haute technologie de Chine (subvention n° 2015AA034403), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subvention n° 51762036).

École de métallurgie et de génie écologique, Université des sciences et technologies de Pékin, 30 Xueyuan Road, Pékin, 100083, Chine

Zheng Cao et Shengli An

Inner Mongolia Key Laboratory of Advanced Ceramic Materialss and Devices, Inner Mongolia University of Science and Technology, 7 Arding Street, Baotou, 014010, Chine

Zheng Cao, Shengli An et Xiwen Song

École des matériaux et de la métallurgie, Université des sciences et technologies de Mongolie intérieure, 7 Arding Street, Baotou, 014010, Chine

Shengli An & Xiwen Chanson

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

CZ a conçu, conçu et analysé le travail et a écrit le manuscrit. SA et XS ont aidé à la révision et à l'édition. Tous les auteurs ont examiné le manuscrit.

Correspondance avec Shengli An.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Cao, Z., An, S. & Song, X. Effet du traitement thermique à haute température sur la stabilité de phase et la transformation des céramiques ZrO2 co-dopées Yb2O3 et Y2O3. Sci Rep 12, 9955 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13705-0

Télécharger la citation

Reçu : 25 mars 2022

Accepté : 26 mai 2022

Publié: 15 juin 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-13705-0

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.