Стабильность структурных и электрических характеристик твердых электролитов системы ZrO2 - Sc2O3 - оксид редкоземельных элементов

Методом циклических ресурсных испытаний с выдержкой при температуре 900°С исследована стабильность структурных и электрических характеристик твердых электролитов системы ZrO₂ - Sc₂O₂ - оксид РЗЭ, изготовленных с использованием механического смешивания и измельчения и 3-крагшого обжига при температурах: 1300 (воздух), 1920 (вакуум), 1300°С (воздух). Методами рентгенографического анализа, спектроскопии комбинационного рассеивания света и температурной зависимости электропроводности показано, что причиной «старения» твердых электролитов является образование тетрагональной фазы с малым содержанием стабилизирующего оксида. Последняя, являясь метастабипьной, по-видимому, частично распадается в процессе испытаний с выделением моноклинной фазы. В разрезе 0.92 ZrO₂+ 0.06 Sc₂O₃ + 0.02 оксид РЗЭ степень «старения» твердых электролитов повышается, соответственно, с использованием Yb₂O₃, Но₂O₃, Y₂O₂, Sm₂O₃. Стабильность характеристик твердых электролитов повышается с увеличением содержания Sc₂O₃. При добавке 1–2 мол.% оксидов РЗЭ к составам, содержащим 10–11 мол.% Sc₂O₃ высокотемпературная кубическая структура твердых растворов сохраняется после их синтеза н в области пониженных температур, вплоть до комнатных, в результате чего электропроводность в этой области повышается. Этот эффект сохраняется и после испытаний. Добавки Н_O2O₃ и Y₂O₃ при этом повышают стабильность электрических характеристик твердых электролитов.