MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF PLASMA SPRAYED Al-DOPED YSZ COATINGS
M. Milieška, K. Brinkienė, R. Kėželis, and J. Čėsnienė
Lithuanian Energy Institute, Breslaujos 3, LT-44403 Kaunas, Lithuania
E-mail: milieska@mail.lei.lt

Received 24 September 2008; revised 23 January 2009; accepted 19 March 2009

The inuence of alumina additive from 1 to 5 wt. % upon the microstructure and ionic conductivity of ZrO₂–8 mol % Y₂O₃ (YSZ) ceramics, deposited by means of plasma spray technology, was investigated. Plasma sprayed films have been analysed using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray analysis (XRD). The microstructural examination reveals that alumina addition decreases the porosity and microcracks of plasma sprayed YSZ. Analysis of SEM micrographs shows that the amount of 5 wt. % alumina substantially improves the microstructure of plasma sprayed zirconia. The crystal structure of all plasma sprayed samples consists of cubic zirconia and $α$-alumina. By the data of ionic conductivity measurements, no signicant influence of annealing at 1073 K for 10 h was noticed on characteristic temperature dependences of $σ$ for plasma sprayed YSZ. Alumina doping from 2 to 5 wt. % considerably increases the ionic conductivity of plasma sprayed zirconia. The higher values of ionic conductivity were obtained when 5 wt. % of Al₂O₃ powder was added to YSZ.

Keywords: films, microstructure-final, ionic conductivity, ZrO₂, Al₂O₃

PLAZMA FORMUOTŲ YSZ DANGŲ SU Al PRIEMAIŠA MIKROSTRUKTŪRA IR SAVYBĖS
M. Milieška, K. Brinkienė, R. Kėželis, J. Čėsnienė
Lietuvos energetikos institutas

Tirta aliuminio oksido priemaišų (1–5 masės %) įtaka YSZ – itrio oksidu (8 mol %) stabilizuoto cirkonio oksido – keramikų mikrostruktūrai ir joniniam laidumui. YSZ keramikos buvo pagamintos plazminio nusodinimo metodu. Dangos tirtos rentgeno spindulių difrakcijos (XRD) ir skenuojančios elektroninės mikroskopijos (SEM) metodais. Eksperimentai parodė, kad Al₂O₃ priedai (2–5 masės %) žymai sumažina dangos porėtumą, jose sumažėja mikroįtrūkimų. Visų plazminiu purškimu gautų bandinių kristalinės sandaros pagrindas – kubinės gardelės cirkonio dioksidas ir $α$ aliuminio oksidas. Ištirtas gautų dangų joninis laidumas. Nustatyta, kad papildomas plazminių dangų kaitinimas esant 1073 K temperatūrai 10 h neturi didelės įtakos jų joniniam laidumui. 2–5 masės % aliuminio oksido priedas pagerina YSZ dangų laidumą. Didžiausios YSZ joninio laidumo vertės gautos naudojant 5 % Al₂O₃ priedą.