Determinación de las propiedades mecánicas y mecanismos de fractura de electrolitos soportados de YSZ y GDC mediante ensayos de indentación instrumentada

• Autores: J.J. Roa, M. Morales, X. G. Capdevila, M. Segarra
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 49, Nº. 1, 2010 (Ejemplar dedicado a: Electrocerámica: IX Reunión Nacional (Leganés 28-30 junio de 2009)), págs. 35-40
• Idioma: español
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• Resumen

  • El objetivo del presente trabajo es evaluar las propiedades mecanicas, asi como los diferentes mecanismos de fractura activados mediante ensayos de indentacion instrumentada, de electrolitos basados en circona estabilizada con itria (�gyttria stabilized zirconia�h,YSZ) y ceria dopada con gadolinia (�ggadolinia doped ceria�h, GDC), para pilas de combustible de oxido solido, SOFCs.

    Ambos materiales, con un espesor final de 200 �Êm, se conformaron mediante prensado uniaxial a 500 MPa y se sinterizaron a 1400oC. Propiedades mecanicas tales como la dureza (H) y el modulo de Young (E) han sido estudiadas a diferentes profundidades de penetracion utilizando el algoritmo de Oliver y Pharr. La activacion de los diferentes mecanismos de fractura, a una profundidad de penetracion constante de 500 nm, se ha realizado mediante la tecnica de indentacion instrumentada, usando un indentador Berkovich de diamante. Las diferentes huellas residuales han sido visualizadas mediante microscopia de fuerzas atomicas (AFM). Se ha podido observar que tanto H como E para los electrolitos de YSZ son mayores que para el caso de los electrolitos de GDC. Esta diferencia se atribuye a los diferentes mecanismos de fractura inducidos mediante los ensayos de indentacion. Se ha observado que los electrolitos de YSZ presentan dos mecanismos de fractura, tanto trans- como intergranular, dependiendo de si la indentacion residual se realiza en el limite o en el centro del grano, respectivamente. Sin embargo, los electrolitos de GDC presentan la generacion de microgrietas radicales en los vertices de la indentacion, produciendo mecanismos de desconchamiento en la zona colindante a la indentacion.