Fabrication of novel (5, 10 and 15 mol.-%) CeO2+YSZ ceramic composites by spark plasma sintering

Abstract

In this research, fabrication of 8 mol.-% yttria stabilised zirconia (YSZ) composites doped with 5, 10 and 15 mol.-% ceria (CeO2) via spark plasma sintering has been studied. Phase evolution during sintering and microstructural characterisation has been carried out with the help of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Thermal diffusivity of composites has been studied using laser flash method. The results suggest that the cubic structure of YSZ can be retained even at 15 mol.-%CeO2 doping level. There has been a significant hindrance to grain growth of the YSZ matrix with the increase in CeO2 addition. Thermal conductivity of the sintered composite depends on the doping level of CeO2, temperature and porosity in the sintered composites.Dans cette recherche, on a étudié la fabrication de composites de zircone stabilisée par 8% mol d’oxyde d’yttrium (YSZ), dopé à 5, 10 ou 15% mol d’oxyde de cérium (CeO2) via le frittage au plasma à étincelle. On a suivi l’évolution de phase lors du frittage et l’on a caractérisé la microstructure à l’aide des techniques de la diffraction des rayons x (XRD) et de la microscopie électronique à balayage (MEB). On a étudié la diffusivité thermique des composites en utilisant la méthode du flash laser. Les résultats suggèrent la rétention de la structure cubique de l’YSZ, même avec un niveau de dopage au CeO2 de 15% mol. Il y avait une inhibition significative de la croissance de grain de la matrice de l’YSZ avec l’augmentation du CeO2. La conductivité thermique du composite fritté dépend du niveau de dopage au CeO2, de la température et de la porosité.