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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales
versión impresa ISSN 0255-6952
Rev. LatinAm. Metal. Mater. vol.34 no.2 Caracas jun. 2014
THE OXIDATION BEHAVIOR OF YTTERBIUM SCANDIUM ZIRCONIUM NITRIDES UNDER NONISOTHERMAL CONDITIONS
Neil J. Martinez1, Eberhard Schweda2, Aurora Molina1, Francis Cordero3,
1: Materials Science Department. Simon Bolivar University. Edif. MEM. Valle de Sartenejas, 1080 Baruta, Venezuela.
2: Institut für Anorganische Chemie der Universität Tübingen, Auf der Morgenstelle 18 , 72076 Tübingen, Germany.
3: ISS International SpA, Via Magna Grecia 117, 00183 Rome, Italy. *e-mail: neilmartinez@usb.ve
ABSTRACT
Ytterbium codoped scandium stabilized zirconia, Zr0,60Sc0,175Yb0,225O1,8 was synthesized and nitrided for 48 h under an ammonia atmosphere. The compound obtained was nominally Zr0,60Sc0,175Yb0,225O0,0627N1,157 with a red color and a cation deficient rocksalt structure. Its stability and reoxidation behavior was studied by differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TG) under non-isothermal conditions. For evaluation of the experimental data, the Coats Redfern method [1] was used and revealed that the decomposition of the nitride to form ytterbium scandium zirconium oxide is diffusion controlled. The activation energy for the decomposition process was found to be 506 KJ/mol compared to 103 KJ/mol for ZrN [2]. The results indicate that scandium-zirconiumnitrides co-doped with lanthanide metals undergo a reduction in O2-and N3-mobility in the crystal and consequently a delay in the reoxidation process.
Keywords: Thermal stability of nitrides, non-isothermal TG/DTA/DDTA, ytterbium, scandium zirconium.
REACCIÃN DE OXIDACIÃN DE NITRUROS DE CIRCONIA CON ESCANDIO E ITERBIO BAJO CONDICIONES NO ISOTÃRMICAS
RESUMEN: La circonia estabilizada con escandio e iterbio, Zr0,60Sc0,175Yb0,225O1,8 fue sintetizada y sometida a nitruración por 48 horas bajo una atmosfera de NH3.. La composición nominal obtenida fue Zr0,60Sc0,175Yb0,225O0,0627N1,157, la cual presentó una coloración rojiza y una estructura tipo sal de roca con deficiencia cationica. Su estabilidad y comportamiento en procesos de reoxidación fue estudiada por análisis térmico diferencial y termogravimétricos bajo condiciones no-isotérmicas. Los datos experimentales fueron evaluados utilizando el método de Coats Redfern method [1] que reveló que el proceso de descomposición de este material es controlado por difusión. La energÃa de activación para el proceso de descomposición fue de 506 KJ/mol comparado con 103 KJ/mol para ZrN [2]. Estos resultados indican que los nitruros de escandio-circonia co-dopados con metales del grupo lantánido, presentan una reducida movilidad de las especies O2-and N3-en el cristal y en consecuencia una menor velocidad de reoxidación.
Palabras clave: Estabilidad térmica de nitridos, TG/DTA/DDTA no isotérmico, zirconio.
Recibido: 19-07-2013 ; Revisado: 12-09-2013
Aceptado: 25-10-2013 ; Publicado: 11-19-2013
