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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 6/2018

14.03.2018

Synthesis and Characterization of Yttria-Stabilized Zirconia Nanoparticles Doped with Ytterbium and Gadolinium: ZrO2 9.5Y2O3 5.6Yb2O3 5.2Gd2O3

verfasst von: M. Bahamirian, S. M. M. Hadavi, M. R. Rahimipour, M. Farvizi, A. Keyvani

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 6/2018

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Abstract

Defect cluster thermal barrier coatings (TBCs) are attractive alternatives to Yttria-stabilized zirconia (YSZ) in advanced applications. In this study, YSZ nanoparticles doped with ytterbium and gadolinium (ZrO2 9.5Y2O3 5.6Yb2O3 5.2Gd2O3 (ZGYbY)) were synthesized through a chemical co-precipitation and calcination method, and characterized by in situ high-temperature X-ray diffraction analysis in the temperature range of 25 °C to 1000 °C (HTK-XRD), thermogravimetric analysis, differential thermal analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Precise cell parameters of t-prime phase and the best zirconia phase for TBC applications were calculated by Cohen’s and Rietveld refinement methods. Optimum crystallization temperature of the precursor powder was found to be 1000 °C. Furthermore, FE-SEM results for the calcined ZGYbY powders indicated orderly particles of uniform shape and size with a small tendency toward agglomeration. Average lattice thermal expansion coefficient in the temperature range of 25 °C to 1000 °C was determined to be 31.71 × 10−6 K−1.

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Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat H. Xu and H. Guo, Thermal Barrier Coatings, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 2011, pp. 25-45.CrossRef H. Xu and H. Guo, Thermal Barrier Coatings, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 2011, pp. 25-45.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat R. Vaßen, M. O. Jarligo, T. Steinke, D. E. Mack, and D. Stöver, Surf. Coat. Technol., 2010, vol. 205, pp. 938-942.CrossRef R. Vaßen, M. O. Jarligo, T. Steinke, D. E. Mack, and D. Stöver, Surf. Coat. Technol., 2010, vol. 205, pp. 938-942.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S. Bose, High Temperature Coatings, 2nd ed. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2011, pp. 155-232. S. Bose, High Temperature Coatings, 2nd ed. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2011, pp. 155-232.
6.
Zurück zum Zitat M. Hajizadeh-Oghaz, R. S. Razavi, and M. R. Loghman-Estarki, J. Sol-Gel Sci. Technol., 2014, vol. 70, pp. 6-13.CrossRef M. Hajizadeh-Oghaz, R. S. Razavi, and M. R. Loghman-Estarki, J. Sol-Gel Sci. Technol., 2014, vol. 70, pp. 6-13.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat X. Cao, R. Vassen, and D. Stoever, J. Eur. Ceram. Soc., 2004, vol. 24, pp. 1-10.CrossRef X. Cao, R. Vassen, and D. Stoever, J. Eur. Ceram. Soc., 2004, vol. 24, pp. 1-10.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat A. Loganathan and A. S. Gandhi, Mater. Sci. Eng. A, 2012, vol. 556, pp. 927-935.CrossRef A. Loganathan and A. S. Gandhi, Mater. Sci. Eng. A, 2012, vol. 556, pp. 927-935.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat D. Clarke and C. Levi, Annu. Rev. Mater. Res., 2003, vol. 33, pp. 383-417.CrossRef D. Clarke and C. Levi, Annu. Rev. Mater. Res., 2003, vol. 33, pp. 383-417.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat R. Vassen, X. Cao, F. Tietz, D. Basu, and D. Stöver, J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 83, pp. 2023-2028.CrossRef R. Vassen, X. Cao, F. Tietz, D. Basu, and D. Stöver, J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 83, pp. 2023-2028.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Stiger, N. Yanar, M. Topping, F. Pettit, and G. Meier, Z. Metallkd., 1999, vol. 90, pp. 1069-1078. M. Stiger, N. Yanar, M. Topping, F. Pettit, and G. Meier, Z. Metallkd., 1999, vol. 90, pp. 1069-1078.
12.
Zurück zum Zitat C. Funke, J. Mailand, B. Siebert, R. Vaβen, and D. Stöver, Surf. Coat. Technol., 1997, vol. 94, pp. 106-11.CrossRef C. Funke, J. Mailand, B. Siebert, R. Vaβen, and D. Stöver, Surf. Coat. Technol., 1997, vol. 94, pp. 106-11.CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat J. Xiang, C. Shuhai, J. Huang, W. Liang, C. Yanjun, W. Ruijun, J. Rare Earths, 2012, vol. 30, pp. 228-232.CrossRef J. Xiang, C. Shuhai, J. Huang, W. Liang, C. Yanjun, W. Ruijun, J. Rare Earths, 2012, vol. 30, pp. 228-232.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M. R. Loghman-Estarki, M. Hajizadeh-Oghaz, H. Edris, and R. S. Razavi, Cryst. Eng. Comm., 2013, vol. 15, pp. 5898-5909.CrossRef M. R. Loghman-Estarki, M. Hajizadeh-Oghaz, H. Edris, and R. S. Razavi, Cryst. Eng. Comm., 2013, vol. 15, pp. 5898-5909.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat T. Chraska, A. H. King, and C. C. Berndt, Mater. Sci. Eng. A, 2000, vol. 286, pp. 169-178.CrossRef T. Chraska, A. H. King, and C. C. Berndt, Mater. Sci. Eng. A, 2000, vol. 286, pp. 169-178.CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat E. H. Kisi and C. Howard, Key Eng. Mater., 1998, vol. 153-154, pp. 1-36.CrossRef E. H. Kisi and C. Howard, Key Eng. Mater., 1998, vol. 153-154, pp. 1-36.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat C. Viazzi, J.-P. Bonino, F. Ansart, and A. Barnabé, J. Alloys Compd., 2008, vol. 452, pp. 377-383.CrossRef C. Viazzi, J.-P. Bonino, F. Ansart, and A. Barnabé, J. Alloys Compd., 2008, vol. 452, pp. 377-383.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat C. G. Levi, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci., 2004, vol. 8, pp. 77-91.CrossRef C. G. Levi, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci., 2004, vol. 8, pp. 77-91.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat E. Bakan and R. Vaßen, J. Therm. Spray Technol., 2017, vol. 26, pp. 992-1010.CrossRef E. Bakan and R. Vaßen, J. Therm. Spray Technol., 2017, vol. 26, pp. 992-1010.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat D. Zhu, Y. L. Chen, and R. A. Miller, NASA/TM, 2004, 212480. D. Zhu, Y. L. Chen, and R. A. Miller, NASA/TM, 2004, 212480.
25.
Zurück zum Zitat S.-H. Jung, Z. Lu, Y.-G. Jung, D. Song, U. Paik, B.-G. Choi, Surf. Coat. Technol., 2017, vol. 323, pp. 39-48.CrossRef S.-H. Jung, Z. Lu, Y.-G. Jung, D. Song, U. Paik, B.-G. Choi, Surf. Coat. Technol., 2017, vol. 323, pp. 39-48.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Sulzer Metco, Material Product Data Sheet: Zirconia Gadolinia Ytterbia Yttria Agglomerated and Sintered Thermal Spray Powder, 2015, DSMTS-0099.4. Sulzer Metco, Material Product Data Sheet: Zirconia Gadolinia Ytterbia Yttria Agglomerated and Sintered Thermal Spray Powder, 2015, DSMTS-0099.4.
27.
Zurück zum Zitat L. Tan, L. Zhao, S. Guo, E. Khosravi, and S. Yang, TMS2013 Supplemental Proceedings, 2013, pp. 335–42. L. Tan, L. Zhao, S. Guo, E. Khosravi, and S. Yang, TMS2013 Supplemental Proceedings, 2013, pp. 335–42.
28.
Zurück zum Zitat A. Keyvani and M. Bahamirian, Mater. Res. Express, 2016, vol. 3, pp.1-12.CrossRef A. Keyvani and M. Bahamirian, Mater. Res. Express, 2016, vol. 3, pp.1-12.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat A. Keyvani and M. Bahamirian, Surf. Eng., 2017, vol. 33 (6), pp. 433-443.CrossRef A. Keyvani and M. Bahamirian, Surf. Eng., 2017, vol. 33 (6), pp. 433-443.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat E. Muccillo, E. Souza, and R. Muccillo, J. Alloys Compd., 2002, vol. 344, pp. 175-178.CrossRef E. Muccillo, E. Souza, and R. Muccillo, J. Alloys Compd., 2002, vol. 344, pp. 175-178.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat R. Juarez, D. Lamas, G. Lascalea, and N. W. De Reca, J. Eur. Ceram. Soc., 2000, vol. 20, pp. 133-138.CrossRef R. Juarez, D. Lamas, G. Lascalea, and N. W. De Reca, J. Eur. Ceram. Soc., 2000, vol. 20, pp. 133-138.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat V. V. Srdić, M. Winterer, and H. Hahn, J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 83, pp. 729-736.CrossRef V. V. Srdić, M. Winterer, and H. Hahn, J. Am. Ceram. Soc., 2000, vol. 83, pp. 729-736.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat B. D. Cullity and J. W. Weymouth, Am. J. Phys., 1957, vol. 25, pp. 394-395.CrossRef B. D. Cullity and J. W. Weymouth, Am. J. Phys., 1957, vol. 25, pp. 394-395.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat J. I. Langford and A. Wilson, J. Appl. Crystallogr., 1978, vol. 11, pp. 102-13.CrossRef J. I. Langford and A. Wilson, J. Appl. Crystallogr., 1978, vol. 11, pp. 102-13.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat G. Socrates, Infrared and Raman characteristic group frequencies: tables and charts, 3rd ed., John Wiley & Sons, Chichester, 2004, pp. 95-98. G. Socrates, Infrared and Raman characteristic group frequencies: tables and charts, 3rd ed., John Wiley & Sons, Chichester, 2004, pp. 95-98.
36.
Zurück zum Zitat A. Ortiz, J. Alonso, and E. Haro-Poniatowski, J. Electron. Mater., 2005, vol. 34, pp. 150-155.CrossRef A. Ortiz, J. Alonso, and E. Haro-Poniatowski, J. Electron. Mater., 2005, vol. 34, pp. 150-155.CrossRef
37.
Zurück zum Zitat I. Kosacki, V. Petrovsky, H. U. Anderson, and P. Colomban, J. Am. Ceram. Soc., 2002, vol. 85, pp. 2646-2650.CrossRef I. Kosacki, V. Petrovsky, H. U. Anderson, and P. Colomban, J. Am. Ceram. Soc., 2002, vol. 85, pp. 2646-2650.CrossRef
38.
Zurück zum Zitat A. Naumenko, N. Berezovska, M. Biliy, and O. Shevchenko, Phys. Chem. Solid State, 2008, vol. 9, pp. 121-125. A. Naumenko, N. Berezovska, M. Biliy, and O. Shevchenko, Phys. Chem. Solid State, 2008, vol. 9, pp. 121-125.
39.
Zurück zum Zitat A. Ghosh, A. Suri, M. Pandey, S. Thomas, T. R. Mohan, and B. Rao, Mater. Lett., 2006, vol. 60, pp. 1170-1173.CrossRef A. Ghosh, A. Suri, M. Pandey, S. Thomas, T. R. Mohan, and B. Rao, Mater. Lett., 2006, vol. 60, pp. 1170-1173.CrossRef
40.
41.
42.
Zurück zum Zitat M. Bhagwat and V. Ramaswamy, Mater. Res. Bull., 2004, vol. 39, pp. 1627-1640.CrossRef M. Bhagwat and V. Ramaswamy, Mater. Res. Bull., 2004, vol. 39, pp. 1627-1640.CrossRef
43.
Zurück zum Zitat M. Bhagwat, A. Ramaswamy, A. Tyagi, and V. Ramaswamy, Mater. Res. Bull., 2003, vol. 38, pp. 1713-1724.CrossRef M. Bhagwat, A. Ramaswamy, A. Tyagi, and V. Ramaswamy, Mater. Res. Bull., 2003, vol. 38, pp. 1713-1724.CrossRef
Metadaten
Titel
Synthesis and Characterization of Yttria-Stabilized Zirconia Nanoparticles Doped with Ytterbium and Gadolinium: ZrO2 9.5Y2O3 5.6Yb2O3 5.2Gd2O3
verfasst von
M. Bahamirian
S. M. M. Hadavi
M. R. Rahimipour
M. Farvizi
A. Keyvani
Publikationsdatum
14.03.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 6/2018
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-018-4555-x

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