Katı oksit yakıt hücrelerinde elektrolit malzemesi olarak kullanılan kübik zirkonyum oksitin (c-ZrO2) değişik oranlarda metal oksit katkıları ile oda sıcaklığındaki mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi

Bu çalı?mada, deği?ik oranlarda SiO2 ve TiO2 katkılarının kübik zirkonyanın (c-ZrO2) mikroyapısı ve oda sıcaklığındaki mekanik özellikleri üzerine etkisi ara?tırıldı. Ağırlıkça %10 oranına kadar SiO2 ve TiO2 katkılı c-ZrO2 numuneler 1450 oC'de basınçsız sinterlenerek üretildi. XRD sonuçları TiO2 ilavesinin % 5'in altında olduğu durumlarda numunelerin tamamen kübik fazda olduğunu, fakat TiO2 ilavesinin % 5'in üzerinde olması durumunda ise kübik yapının dengesizle?tiği ve tetrogonal zirkonyaya dönü?tüğünü gösterdi. Ayrıca kübik matris içerisindeki tetragonal faz TiO2 miktarındaki artı?a bağlı olarak artmı?tır. SiO2 ilavesi kristal yapıda bir deği?im meydana getirmemi?tir. Ayrıca SiO2 ile c-ZrO2 arasında hiçbir reaksiyon fazı da gözlenmemi?tir. Oda sıcaklığı mekanik özelliklerinden sertlik, kırılma tokluğu ve eğilme mukavemeti değerlerinin bu katkılardan nasıl etkilendiği gözlendi. Sertlik değerlerinde SiO2'nin ilavesiyle azalma gözlenirken, TiO2'nin artan oranlarda ilavesi sertliği etkilememi? ve 12 GPa civarında elde edilmi?tir. Artan oranlarda SiO2 ve TiO2 katkısıyla Vickers sertlik ölçme tekniği ile belirlenen kırılma tokluğu değerlerinde artı? gözlenmi?tir. Katkısız c-ZrO2'nın kırılma tokluk değeri 1,5 MPa.m1/2 iken %10 SiO2 katkılı numunenin kırılma tokluğu 3,64 MPa.m1/2 ve v %10 TiO2 katkılı c-ZrO2 3,3 MPa.m1/2 olarak elde edilmi?tir. Diğer bir çalı?mada da SiO2 katkısının eğilme mukavemetini önemli oranda etkilemediği gösterildi. Ancak TiO2'nin ilavesinin eğilme mukavemetini artırdığı ve TiO2 katkısındaki artı?la eğilme mukavemetinin arttığı ve 275 MPa'dan 375 MPa'a çıktığı gözlenmi?tir.