Diffusion of Ce in yttria-stabilized zirconia and in titania-doped yttria-stabilized zirconia

Bulk and grain boundary diffusion of Ce4+ cations in yttria-stabilized zirconia (YSZ: 8 mol% Y203 - 92 mol% Zr02) and in titania-doped yttria-stabilized zirconia (Ti-YSZ: 5 %mol Ti02 -8 %mol Y203 - 87 %mol Zr02) was studied in the air atmosphere in the temperature range from 1100 to 1300°C. Experiments were performed in the B-type kinetic region. Cerium diffusion profiles were determined using the secondary ion mass spectrometry (SIMS). There were calculated the temperature dependencies of the bulk diffusion coefficient D and the grain boundary diffusion parameter D'5s for both materials. The activation energies of the Ce4+ transport processes in YSZ amounts to 307 and 173 kJmol"1, respectively and 644 and 944 kJ-mol"1 in Ti-YSZ. The results were compared to the diffusion data of other cations previously obtained for the same material.

---

Przeprowadzono badania dyfuzji Ce4+ w objętości i wzdłuż granic ziaren dla tlenku cyrkonu stabilizowanego itrem (YSZ: 8mol% Y203 - 92 mol% Zr02) oraz dla tlenku cyrkonu stabilizowanego itrem i domieszkowanego tytanem (Ti-YSZ: 5 %mol Ti02 - 8 %mol Y203 -87 %mol Zr02) w atmosferze powietrza w zakresie temperatur od 1100 do 1300°C. Eksperymenty zostały przeprowadzone w przedziale kinetycznym typu B. Profile dyfuzyjne ceru zostały wyznaczone przy użyciu spektrometrii mas jonów wtórnych (SIMS). Wyliczono temperaturową zależność współczynnika dyfuzji w objętości D i parametru dyfuzyjnego wzdłuż granic ziaren D'8s. Energie aktywacji procesów transportu Ce4+ w YSZ wynoszą 307 i 173 kJ-mol"1, odpowiednio oraz 644 i 944 kJ-mol"1 dla Ti-YSZ. Otrzymane wyniki zostały porównane z danymi dyfuzyjnymi innych kationów otrzymanymi wcześniej dla tego samego materiału.