dc.contributor.author | Wendler, Leonardo Pacheco | |
dc.date.accessioned | 2019-01-29T12:41:48Z | |
dc.date.available | 2019-01-29T12:41:48Z | |
dc.date.issued | 2018-11-12 | |
dc.identifier.citation | WENDLER, Leonardo Pacheco. Seleção de aditivos de sinterização e processamento cerâmico visando otimização da microestrutura do eletróllto sólido BaZr0,8Y0,2O3-δ. 2018. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10874. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10874 | |
dc.description.abstract | In this thesis, we investigated the production of Yttrium-doped Barium Zirconate
proton-conducting electrolytes with 20 at.% of Yttrium (BaZr0.8Y0.2O3-δ) via solid state
reaction. The great challenge presented by this material is its refractory nature, which
limits densification as well as grain growth at temperatures below 1700⁰C. The
influence of sintering additives on the microstructural development and on the
formation of desired phase were also investigated. The literature is lacking on this
subject, since there is no consensus concerning the mechanisms of action of sintering
additives, and most times, ceramic processing fundaments are not taken in to
consideration. In this thesis Aluminum oxide, Zinc oxide and Yttrium-Barium cuprate
were selected as additives, being that the latter has not yet been reported in the
literature. Compositions without additives were also prepared for comparison
purposes. Samples with densification greater than 97% after sintering at 1600⁰C were
obtained even without sintering additives and with a mean grain size of 1.40 μm. The
results obtained in this thesis show that the real purpose of using certain sintering
additives is to affect the formation of yttrium-rich secondary crystalline phase, which
remains in grain boundary, hinders grain growth, and damages electrical conductivity.
The addition of Al2O3 favored the formation of the secondary phase, limiting grain
growth severely. The addition of ZnO minimized the formation of the secondary phase
and promoted liquid phase formation, which in turn favored densification from as early
as 1300⁰C, but effective grain growth occurred only at 1600⁰C, reaching an average
grain size of 2.70 μm. However, the presence of liquid phase lead to grain boundaries
with a blocking effect on protonic movement. Yttrium-Barium cuprate (YBC) worked
effectively as sintering additive, leading to samples with densification higher than 95%
after sintering at 1300⁰C and free of the yttrium-rich secondary phase. The best
electrical performance was obtained with samples sintered at 1600⁰C, with a mean
grain size of 2.40 μm, non-blocking grain boundary, and total proton conductivity of
9.0x10-3S.cm-1 at 500⁰C, which is about 20% higher than samples without additives. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights.uri | Acesso aberto | por |
dc.subject | BZY20 | por |
dc.subject | Condutor protônico | por |
dc.subject | CaCOS | por |
dc.subject | Aditivos de sinterização | por |
dc.subject | BZY20 | eng |
dc.subject | Protonic conductor | eng |
dc.subject | SOFC | eng |
dc.subject | Sintering aids | eng |
dc.title | Seleção de aditivos de sinterização e processamento cerâmico visando otimização da microestrutura do eletróllto sólido BaZr0,8Y0,2O3-δ | por |
dc.title.alternative | Sintering aids selection and ceramic processing for microstructural optimization of BaZr0,8Y0,2O3-δ solid electrolytes | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4100119317525940 | por |
dc.description.resumo | Nesta tese foi investigada a obtenção do eletrólito sólido condutor protônico
Zirconato de Bário dopado com 20% atômico de Ítrio, BaZr0,8Y0,2O3-δ, via
processamento cerâmico convencional. A grande objeção a este eletrólito é sua
refratariedade, que limita a densificação e também o crescimento de grão em
temperaturas inferiores a 1700⁰C. Foi investigada também a influência de aditivos de
sinterização no desenvolvimento microestrutural e da fase de interesse. A literatura
mostra-se falha nesta área, visto que não existe consenso nos mecanismos de
atuação dos aditivos de sinterização, e na maioria das vezes, não são aplicados os
fundamentos de processamento cerâmico. Nesta tese, óxido de alumínio, óxido de
zinco e cuprato de ítrio e bário foram investigados como aditivos, sendo este último
não reportado na literatura. Composição livre de aditivo também foi preparada para
comparação. Amostras com densificação maior que 97% após sinterização a 1600⁰C
foram obtidas sem aditivos de sinterização e com tamanho médio de grão de 1,40μm.
Os resultados obtidos nesta tese mostram que a real necessidade do uso de aditivos
de sinterização é inibir a formação de fase cristalina secundária rica em ítrio que
permanece em contorno de grão inibindo o crescimento de grão e limitando a
condutividade elétrica. A adição de Al2O3 favoreceu a formação da fase secundária
limitando severamente o crescimento de grão. A adição de ZnO minimizou a formação
da fase secundária, e promoveu o surgimento de uma fase líquida que favoreceu a
densificação a 1300⁰C; mas efetivo crescimento de grão ocorreu na sinterização a
1600⁰C, atingindo tamanho médio de 2,70μm. Contudo, a presença da fase líquida
gerou contorno de grão bloqueante ao movimento protônico. Cuprato de bário e ítrio
(YBC) teve um excelente desempenho como aditivo de sinterização pois viabilizou a
obtenção de amostras com densificação superior a 95% após sinterização a 1300⁰C
e livre da fase secundária rica em ítrio. O melhor desempenho elétrico foi obtido para
amostra sinterizada a 1600⁰C, com tamanho médio de grão de 2,40μm, contorno de
grão não bloqueante ao movimento protônico e condutividade protônica total de
9,0x10-3S.cm-1 a 500⁰C que significa cerca de 20% maior que a amostra sem aditivo. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::CERAMICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | CNPq: 140451/2014-5 | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES: Código do Financiamento 001 | por |
dc.ufscar.embargo | Online | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/7094050586166841 | por |