بررسي اثر اندازه ذرات و افزودني اكسيد نيكل روي قابليت سينترپذيري و خواص الكتريكي الكتروليت هادي پروتون BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ

فاقد عنوان لاتين

در تحقيق حاضر، تاثير اندازه ذرات و استفاده از افزودني اكسيد نيكل بر رفتار چگالش و رسانايي الكتريكي تركيب BaZr0.1Ce0 .7Y0.2O3-δ (BZCY7) مورد مطالعه قرار گرفته است. براي اين منظور ابتدا پودر تركيب BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ به روش حالت جامد سنتز شد. در مرحله ي بعد با استفاده از فرآيند آسياب كاري اندازه ذرات پودر توليدي كاهش يافت. در اين رابطه نشان داده شد كه با تعويض زمان آسياب كاري از 20 دقيقه به 5 ساعت، اندازه ي پودر از 829 نانومتر به 125/8 نانومتر كاهش خواهد يافت. در ادامه قابليت سينترپذيري نمونه هاي ايجاد شده از اين پودرها در غياب و حضور مقدار كمي اكسيد نيكل (0/%5وزني) با اندازه گيري دانسيته نسبي به روش ارشميدس و بررسي ريزساختاري به وسيله ي ميكروسكوپ الكتروني روبشي، مورد بحث قرار گرفت. نتايج نشان داد كه اگر چه حضور افزودني اكسيد نيكل سبب رشد غير عادي دانه ها مي شود، اما از طرفي مي تواند منجر به بهبود رفتار چگالش و قابليت سينترپذيري نمونه ها گردد. اين نتايج همچنين نشان دادند كه كاهش اندازه ذرات پودر، مي تواند نيروي محركه ي كافي را در دماي يكسان (1350 oC) براي سينتر شدن نمونه ها تا دانسيته اي مشابه %95) دانسيته تئوري) بدون نياز به اضافه نمودن تركيب افزودني ميسر كرده و علاوه بر آن ريزساختاري كاملا همگن را نتيجه دهد . نتايج آناليز امپدانس الكتروشيميايي نيز نشان داد كه رسانايي نمونه هاي پخت داده شده از پودر BZCY7 بعد از 5 ساعت آسياب كاري و نمونه هاي حاوي افزودني، در دماي 600 oC برابر با S/cm 1/75×10-2 و بطور قابل توجه بيشتر از رسانايي نمونه ي پخت داده شده از پودر BZCY7 بعد از 20 دقيقه آسياب كاري مي باشد.

In the present work, the effect of particle size and NiO additive on the sintering behavior and electrical conductivity of BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ (BZCY7) has been investigated. The BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ powder was synthesized by solid state reaction method. The particle size of the synthesized powder reduced by milling process. It was found that the particle size reduced from 829 nm to 125.8 nm by increasing the milling time from 20 minute to 5 hour. Sinterability of the samples, produced by using the milled powders also investigated in the absence and presence of a little amount of nickel oxide (0.5%wt.), by taking advantage of Archimedes’ method for measuring density and scanning electron microscopy for observing microstructure. Our results show that, although adding nickel oxide results in occurrence of abnormal grain growth, but it can greatly improve sinterability of the samples. Never the less we revealed that reducing particle size by increasing milling time up to 5 hour can cause a homogeneous microstructure in addition of providing enough driving force for enhancement of sinterability at the identical tempreture (1350 oC) which results in the same density (95% relative density) without using any additives. The electrochemical impedance spectroscopy analysis showed that the total conductivity of the samples produced by using BZCY7 powder milled for 5h and the ones including 0.5 wt% NiO as sintering aid, was equal to 1.75×10−2 S/cm at 600 oC that was much higher than what obtained for the sample produced by using BZCY7 powder just milled for 20 min.