BazTech - Yadda

1

Microstructure, transmittance and upconversion luminescence of Y2O3:Er3+ translucent ceramics

Guo Yanyan, Wu Xinghua, Wang Qingkai, Wang Dianyuan

Materials Science Poland

|

2020

|

Vol. 38, No. 1

159--164

EN

Y2O3:Er3+ translucent ceramics was fabricated with addition of La(OH) 3 nanopowder as a sintering aid. The influence of La(OH) 3 addition on the microstructure, transmittance and upconversion luminescence of Y2O3:Er3+ ceramics was investigated in detail. The results show that the ceramics sample with 5 mol % La(OH)3 additives exhibits finer microstructure with fewer pores and higher optical transmittance than others. It was proved that La(OH) 3 additives could greatly reduce the porosity and improve the transparency of Y2O3:Er3+ ceramics. By using a 980 nm diode laser as a pumping source, the Y2O3:Er3+ ceramics gave bright visible upconversion luminescence, which was ascribed to the radiative transitions of 2H11/2,4S3/2 →4I15/2 and 4F9/2 →4I15/2 of Er3+ ions, respectively. The possible upconversion mechanism has been proposed accordingly.

2

Experimental and numerical study on the effect of creep behavior on epoxy composites reinforced with yttrium oxide powder

Abed B. H., Jadee K. J., Battawi A. A.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2020

|

Vol. 25, no. 4

203--213

EN

The creep test is one of the important approaches to determining some mechanical properties of composite materials. This study was carried out to investigate the creep behaviour of an epoxy composite material that was reinforced with Y2O3 powder at weight ratios of 2%, 7%, 12%, 17% and 22%. Each volume ratio was subjected to five loads over the range of 1N to5N at a constant temperature of 16 ± 2°C. In this work, creep behaviour, stress and elasticity modulus were studied through experimental and numerical analyses. Results showed that increasing the weight ratio of Y2O3 powder enhanced creep characteristics.

3

On the possibility of using arc plasma melting technique in preparation of transparent yttria ceramics

Kruk Andrzej, Jany Benedykt R., Owczarczyk Karolina, Madej Dominika

Optica Applicata

|

2019

|

Vol. 49, nr 2

355--364

EN

A state-of-the-art fabrication of Y2O3 transparent ceramic by arc plasma synthesis using commercial micron-size powders is reported. The morphological observations of the surface by scanning electron microscope shows that a dense microstructure can be obtained. Arc melted samples are made of a white core and transparent layer. X-ray diffraction studies and also Raman spectroscopy confirm that only one phase occurred in the core and in the transparent layer, and that the physicochemical difference exists. The obtained Y2O3 shell ceramics have pores but also relative low absorbance in the VIS-NIR region after double side polishing. The optical band gap and the refractive index are reported. It is concluded that arc plasma melting allows obtaining quickly (10 minutes) dense and highly transparent polycrystalline samples, especially in the VIS-IR spectral region.

4

Research into morphology and phase structure in the surface of Al-Si alloy modified by yttrium oxide

Zagulyaev D., Konovalov S., Gromov V., Melnikov A., Shlyarov V.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2019

|

Vol. 67, nr 2

173--177

EN

Using methods of physical material studies (scanning electron microscopy and micro X-ray spectral analysis), a study was carried out with focus on alteration of structure and phase composition in surface layers of Al-Si alloy (silumin АК10М2N) treated in electroexplosive alloying with a multiphase plasma jet formed in the process of aluminum foil explosion and carrying particles of Y2O3 weighted powder portion. It was revealed that a porous surface layer with non-homogeneously distributed alloying elements (silicon, yttrium) in it is formed in any conditions of electroexplosive alloying of silumin. Thickness of the modified layer is different, varying 50 to 160 μm, depending on the zone to be examined. The modified surface consists basically of Al, Si and Y. Yttrium in the modified layer is thought to be an indirect evidence of better physical and mechanical properties of the surface layer in comparison with the base material.

5

Magnetooptyczne właściwości polikrystalicznego tlenku itru

Kruk A.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 3

221--232

PL

Właściwości magnetooptyczne ceramiki przeźroczystej zostały przedstawione w prezentowanym artykule. Do otrzymania polikrystalicznego tlenku itru została wykorzystana metoda izostatycznego prasowania na gorąco (HIP, ang. hot isostating pressing), dzięki której otrzymano zwarty spiek o przeźroczystości powyżej 50% w zakresie światła widzialnego. Badanie mikromorfologii powierzchni próbki ujawniła dobrze rozwinięte regularne ziarna o wielkości kilku mikrometrów. Nie stwierdzono występowania porów w ziarnach. Badania strukturalne metodą XRD proszku i spieku potwierdziły obecność w nich tylko fazy regularnej Y2O3. Do wyznaczenia stałej Verdeta w omawianym materiale zbudowano zaawansowany układ pomiarowy. Pomiar efektu Faradaya w badanym materiale Y2O3 wykazał wartości od -180 deg/(T∙cm) do 3 deg/(T∙cm) w zakresie 400-1000 nm. Otrzymany tlenek itru nadaje się do wykorzystania jako materiał magnetooptyczny, a jego dalsze modyfikacje powinny przynieść poprawę tego efektu.

EN

Magneto-optical properties of Y2O3 transparent ceramics are presented in this article. A method of hot isostatic pressing (HIP) method was used to prepare of polycrystalline yttrium oxide, thanks to which dense sinter with a transparency of more than 50% in the visible spectrum was obtained. Examination of micromorphology of the sample surface revealed well-developed regular grains of several micrometers in size. No pores in the grains were found. XRD measurements confirmed only a cubic phase in powder and sinter. An advanced measurement system was built to determine the Verdet constant in the discussed material. Measurement of the Faraday effect in the tested Y2O3 showed values from -180 deg/(T∙cm) to 3 deg/(T∙cm) in the 400-1000 nm. The obtained yttrium oxide is suitable for use as a magneto-optical material, and its further modifications should improve this effect.

6

Preparation and Properties of Ti-Y2O3 Composites for Implant Applications

Adamek G., Jakubowicz J., Dewidar M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

663--666

EN

The paper presents the preparation of Ti-(1-30wt.%)Y2O3 composites using the mechanical alloying process. Ti based materials are the best metallic biomaterials because of their excellent properties: biocompatibility, low Young moduli and high corrosion resistance. Pure Ti and Y2O3 powders were alloyed under argon atmosphere in shaker type mill (Spex 8000) followed by pressing and sintering. The ultra-low grain size structure improves the mechanical properties and hardness of the new materials in comparison to microcrystalline Ti-based sinters. However, because of the porosity of approx. 20-30%, a decrease in the Young modulus is observed. Moreover, the new composites show good tendency towards covering by Ca-P compounds during soaking in SBF.

7

Badanie wpływu wybranych tlenków metali na możliwość modyfikacji barwy ceramicznej farby purpurowej

Karaś A., Chmielewska D., Synowiec B.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 6

15--18

PL

Ceramiczna farba purpurowa składa się z pigmentu nieorganicznego Purpury Kasjusza i odpowiednio dobranego topnika. Farba znajduje szerokie zastosowanie w zdobieniu porcelany zarówno w technice malarskiej, jak i w technice sitodruku pośredniego (kalki ceramicznej). Przeprowadzone badania miały na celu ustalenie wpływu domieszek tlenków metali na możliwość uzyskiwania różnych odcieni barwy purpurowej i fioletowej. Do ceramicznej farby purpurowej na bazie bezołowiowego topnika, na różnych etapach jej wytwarzania, dodawano następujące tlenki metali: tlenek srebra Ag2O, tlenek chromu Cr2O3, tlenek miedzi CuO, tlenek indu In2O3, tlenek itru Y2O3, tlenek kobaltu Co3O4 i określano parametry barwy L*a*b* uzyskanych farb w stosunku do farby wzorcowej, bez żadnych dodatków. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że stosując domieszkowanie tlenkami metali na różnych etapach wytwarzania farby purpurowej, można uzyskać różne odcienie purpury i fioletu, a przy modyfikacji barwy farby ważny jest również etap dodawania domieszek.

EN

Ceramic purple colour consists of Purple of Cassius inorganic pigment and properly chosen flux. The colour is widely used for decoration of porcelain both in painting technique as well as in technique of indirect screen printing (decal). The aim of the carried out tests was to settle influence of metal oxides’ admixtures upon possibility of obtaining various shades of purple and violet colour. The following metal oxides were being added to the ceramic purple colour on the base of its leadless flux, at various stages of its manufacturing: silver oxide Ag2O, chromium oxide Cr2O3, cupric oxide CuO, indium oxide In2O3, yttrium oxide Y2O3, cobaltic oxide Co3O4 and parameters of colour L*a*b* of the obtained colours were defined comparing to the pattern colour, without any admixtures. As the result of the carried out tests it was shown, that performing admixtures of metal oxide at different stages of purple colour’s manufacturing, various shades of purple and violet can be obtained, and during modification of colour the stage of admixtures’ addition is important as well.

8

Transparent yttrium oxide ceramics as potential optical isolator materials

Kruk A, Wajler A, Mrozek M, Zych L, Gawlik W, Brylewski T

Optica Applicata

|

2015

|

Vol. 45, nr 4

585--594

EN

The objective of the presented study was to investigate the usefulness of transparent, sintered yttrium oxide for application as optical isolators, i.e., materials with high Verdet constant. The study utilizes the magneto-optical Faraday effect. To obtain yttrium oxide sinters, a commercial Y2O3 powder was applied, with LiF added to facilitate sintering. As a result of hot-press sintering and heating, transparent, dense sinters were obtained. The structure and morphology of the powders and bulk samples and the optical properties of the latter were investigated by means of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, visible and near-infrared reflectance spectroscopy, and a study of magneto-optical (Faraday) effects. Measurements of the Faraday effect in the wavelength range of 500–1000 nm indicate high Verdet constants for the above-described materials, which means that they can be effectively applied in laser optics.

9

Formowanie drobnych proszków tlenku itru poprzez prasowanie filtracyjne

Zych Ł., Bochenek K., Wajler A., Lach R.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 2

192-197

PL

Artykuł przedstawia wstępne wyniki badań nad formowaniem i spiekaniem drobnych proszków tlenku itru. Celem badań było uzyskanie gęstych, drobnokrystalicznych materiałów cechujących się przeświecalnością w zakresie podczerwieni oraz podwyższoną twardością. Aby osiągnąć zamierzony efekt posłużono się nanometrycznymi proszkami formowanymi metodą prasowania filtracyjnego zawiesin. Ta ostatnia powinna - w zamyśle - prowadzić do surowych próbek o jednorodnych mikrostrukturach znajdujących odzwierciedlenie w wąskim rozkładzie wielkości porów. Do badań użyto komercyjnego proszku firmy Nanoamor oraz proszku syntezowanego w ITME (Warszawa). Oba proszki charakteryzowały się nanometrycznym rozmiarem pierwotnych krystalitów zaglomerowanych w znacznie większe, submikronowe lub mikronowe skupiska. Wodne zawiesiny obu proszków formowano metodą prasowania filtracyjnego, niekiedy z następującym po nim doprasowaniem izostatycznym próbek, które następnie spiekano w atmosferze powietrza oraz próżni w temperaturach 1500, 1600 i 1700°C. Dodatkowo sprawdzono działanie LiF jako dodatku do spiekania. Badano gęstość otrzymanych spieków oraz ich mikrostrukturę, a w przypadku najlepiej zagęszczonych materiałów również ich twardość Vickersa oraz przeświecalność w podczerwieni. Uzyskane wyniki wskazują, że samo prasowanie filtracyjne prowadzi do próbek o znacznej porowatości oraz o szerokim rozkładzie porów. To niekorzystne z punktu widzenia spiekania zjawisko jest wynikiem silnej aglomeracji obu proszków. Sytuację w surowych próbkach poprawia doprasowanie izostatyczne prasowanych filtracyjnie próbek. We wszystkich spiekanych w powietrzu i próżni próbkach formowanych z zawiesin obserwowany jest znaczny rozrost wielkości ziaren i zamykanie w ich wnętrzu porów, podczas gdy w próbkach prasowanych izostatycznie z suchego proszku ziarna są znacznie mniejsze. Być może zjawisko to jest związane z wrażliwością nanometrycznych proszków tlenku itru na nawet niewielkie różnice w rozkładzie wielkości porów lub wprowadzaniem podczas obróbki zawiesiny zanieczyszczeń prowadzących do rozrostu ziaren. Wyżej wymienione zjawiska niekorzystnie wpłynęły na przeświecalność próbek w podczerwieni oraz ich twardość.

EN

The work presents preliminary results of investigations on consolidation and sintering of fine yttria powders. Aim of the work was the production of dense, fine-grained materials being transparent in IR and showing enhanced hardness. In order to achieve this goal nanometric powders were consolidated by filter pressing of aqueous suspensions. This method should lead to green bodies with uniform microstructures, showing narrow pore size distributions. The investigations were carried out on commercial powder produced by Nanoamor and powder synthesised in ITME (Warsaw). Both powders consisted in nanometric crystallites that formed bigger submicron or micrometric agglomerates. Aqueous suspensions of both powders were filter pressed and sometimes subsequently isostatically pressed. The green samples were sintered in air or vacuum at 1500, 1600 and 1700 °C. Additionally, effects of LiF on sintering was evaluated. Density of the sintered samples and their microstructure were investigated, and in the case of the best densified materials also Vickers hardness and IR transmittance were evaluated. The results indicate that sole filter pressing led to materials with substantial porosity and wide pore size distribution. This disadvantageous phenomenon, affecting strongly the sintering process resulted from agglomeration of both powders. The pore size distribution in the green samples was improved by isostatic pressing of the filter pressed samples. In all the samples consolidated from suspensions and sintered in air or vacuum significant grain growth was observed as well as entrapment of pores inside the grains. On the other hand, grains in the samples isostatically pressed from dry powders were much finer. This phenomenon may be related to susceptibility of the nanometric yttria powders to small differences in pore size distribution or introduction some contaminations during colloidal processing that cause the grain growth. The above mentioned phenomena adversely affected IR transmittance and hardness of the filter pressed samples.

10

Stałotlenkowy elektrolit cyrkonowy do wysokotemperaturowych ogniw paliwowych

Witosławska I., Osuchowski M.

Prace Instytutu Szkła, Ceramiki, Materiałów Ogniotrwałych i Budowlanych

|

2010

|

R. 3, nr 5

51-67

PL

Opisano syntezę ceramicznych związków tlenkowych do zastosowania w wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych jako elektrolit stały. Zakres wykonanych prac obejmował: zbadanie składu fazowego tlenku cyrkonu, zbadanie rozkładu wielkości cząstek tlenku cyrkonu oraz cząstek dodatków modyfikujących, takich jak: tlenek wanadu, tlenek wolframu oraz tlenek itru, ustalenie czasu rozdrabniania tlenku cyrkonu oraz wymienionych dodatków modyfikujących, zbadanie podstawowych parametrów fizycznych, takich jak: gęstość pozorna, porowatość otwarta, skurczliwość otrzymanego tworzywa cyrkonowego wraz z dodatkami oraz zbadanie właściwości elektrycznych tworzywa cyrkonowego wypalonego z różnymi dodatkami modyfikującymi. Wyniki przeprowadzonych prac jednoznacznie wykazały, że związki, takie jak: V2O5 WO3 oraz Y2O3 zwiększają przewodnictwo elektryczne tlenku cyrkonu. Najwyższe wartości przewodności elektrycznej uzyskano dla 10% stężenia dodatków modyfikujących. Substancją, która wywoływała najwyższy wzrost przewodności w próbce jest Y2O3.

EN

We describe synthesis ceramic oxygen compound which are used in high temperature fuel cell as electrolyte. Range works which are done to realization the main goal include: to test phase compound zirconium dioxide, to test dispersion of zirconium dioxide particle size and particle size of adding compound such as: vanadium oxide, wolfram trioxide and yttrium oxide. We research the milling time of zirconiu dioxide and adding compound too. We research physical parameter such as apparent density, porous and cramping obtained zirconium material which adding compound and research electric property obtained zirconium material with adding compound. Receive results to prove if chemical compound such as: V2O5, WO3 and Y2O3 decrease conductivity of zirconium dioxide. The highest value of conductivity we to receive for 10% concentration of modification adding. Substances which get the highest conductivity increase in zirconium dioxide is Y2O3.

11

The Microstructure and Properties of FeAl Alloy Strengthened with Yttrium Oxide

Śleboda T., Krawczyk J., Madej M., Paćko M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 4

1231-1237

EN

This work is focused on the microstructure and properties of FeAl alloy strengthened with Yttrium oxide (Y2O3). Prealloyed FeAl alloy powder as well as the mixture of FeAl powder and 5 vol. % of Yttrium oxide were used in this research. Both kinds of the materials were fully densified by hot pressing at the temperature of 1100 C. An influence of strengthening FeAl alloy with Y2O3 on its impact toughness and tribological properties was discussed. The investigations showed greater ability of strengthened FeAl alloy to absorb the energy during impact tests as compared to unreinforced FeAl alloy. Moreover, the study proved, that strengthening of FeAl alloy with Yttrium oxide enhances the possibility to control the structural evolution of this material and has an advantageous influence on its properties.

PL

W niniejszej pracy analizie poddany został wpływ umocnienia tlenkiem itru (Y2O3) na rozwój mikrostruktury oraz wybrane własności stopu z grupy FeAl. Jako materiał wyjściowy do badań zastosowano zarówno rozpylany wodą proszek stopu FeAl, jak i mieszanine proszku FeAl i 5 % obj. tlenku itru. Dyskusji poddany został wpływ umocnienia stopu FeAl na jego udarność oraz własności tribologiczne. Oba rodzaje materiałów zostały w pełni zagęszczone poprzez prasowanie na goraco w temperaturze 1100 C w atmosferze argonu. Badania wykazały większą zdolność materiału umocnionego tlenkiem itru do absorbcji energii podczas obciążeń w porównaniu do materiału nieumocnionego dyspersyjnymi cząstkami Y2O3. Na podstawie wykonanych badań można stwierdzić, że umocnienie stopu FeAl tlenkiem itru poszerza możliwości sterowania jego struktura oraz korzystnie wpływa na własności tego materiału.

12

Otrzymywanie i właściwości elektryczne roztworów stałych w układzie Y2O3 - ZrO2 - CeO2

Bućko M.M, Fuć P., Gajerski R., Wojciechowski K.

Materiały Ceramiczne

|

2004

|

R. 56, nr 4

154-159

PL

Roztwory stałe na bazie dwutlenku ceru są alternatywne w stosunku do dwutlenku cyrkonu jako tworzywa na elementy przewodzące w urządzeniach elektrochemicznych pracujących w temperaturach nie wyższych niż 800 stopni C. Szereg niekorzystnych właściwości tworzyw na bazie dwutlenku ceru można poprawić poprzez wprowadzenie do jego struktury obcych kationów. Celem prezentowanej pracy jest otrzymanie roztworów stałych dwutlenku cyrkonu oraz tlenku itru w dwutlenku ceru w postaci gęstych spieków a także określenie ich właściwości elektrycznych, przede wszystkim przewodnictwa jonowego. Sporządzono trzy proszki dwutlenku ceru zawierające stałą ilość dwutlenku cyrkonu oraz zróżnicowaną ilość tlenku itru. Właściwości elektryczne gęstych spieków otrzymanych z tych proszków badano dwoma metodami: stałoprądową metodą czterosondową oraz zmiennoprądową metodą spektroskopii impedancyjnej. W obydwu przypadkach określono temperaturowe zależności przewodnictwa oraz jego energię aktywacji. Stwierdzono, że dobre właściwości przewodzące otrzymanych materiałów w stosunkowo niskich temperaturach związane są zarówno ze zdefektowaniem sieci tlenowej spowodowanej wprowadzeniem tlenku itru jak i z modyfikacją granic międzyziarnowych.

EN

Ceria based solid solutions are alternative materials against fully stabilized zirconia as a solid electrolyte in electrochemical devices applied at temperatures above 800 Celsius degrees. Some disadvantages of the ceria based electrolyte can be eliminated by introduction of other cations into the ceria structure. The aim of the present paper is to prepare dense materials in the Y2O3 - ZrO2 - CeO2 system and to examine their electrical properties. The materials with constant amount of zirconia and variable amount of yttria were prepared. Electrical properties of these solid solutions were investigated using dc four-probe and ac impedance spectroscopy methods. Temperature dependence and activation energy of the ionic conductivity were determined. It was stated that good conduction properties of prepared materials at moderate temperatures are connected to modification of their grain boundary.

13

Pokrycia ceramiczne na bazie ZrO2 jako bariery cieplne na denku tłoka silnika wysokoprężnego.

Napadłek W., Niezgoda T., Majewski T., Derewońko A., Babul T.

Inżynieria Materiałowa

|

2000

|

R. XXI, nr 6

361-364

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań adiabatyzacji komory spalania poprzez zastosowanie termoizolacyjnych powłok ceramicznych na bazie ZrO2+Y2O3 nanoszonych na denko tłoka. Badane powłoki zostały wykonane metodą natryskiwania plazmowego oraz metodą nanoszenia gazodetonacyjnego. Przedstawiono również wyniki symulacji komputerowej stanu naprężeń oraz rozkładu temperatur w skojarzeniu tłok-pierścienie tłokowe-tuleja cylindrowa silnika wysokoprężnego, przeprowadzonej przy pomocy programu Patran-Nastran 7.0A.

EN

Results of investigations of thermal insulation of combustion chamber with use by thermo-insulating ceramic coats on the base of ZrO2+Y2O3 on the piston crowns are presented in the paper. Test coats were produced by plasma spraying method and by means of gas-detonation method. results of computer simulation of stress state and temperature distribution in the piston-cylinder sleeve system of diesel engine that was conducted using Patran/Nastran 7.0A programme are given also in the work.