Kestabilan Serbuk Zirkonia Tetragonal Beraditif Y2O3 Terhadap Temperatur dan Waktu Tahan
Total View This Week0
Total View This Week0
Institusion
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Author
Misdayanti, Misdayanti
Subject
Q Science
Datestamp
2025-03-04 00:58:36
Abstract :
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kestabilan fasa dan variasi ukuran kristal zirkonia tetragonal yang diperoleh dari pasir Q dari Kereng Pangi, Kalimantan Tengah, serta zirkonia komersial berbasis ZrCl? (ZK), baik yang murni maupun yang mengandung Y?O? 3 mol%, dikalsinasi pada temperatur 800, 900, dan 1000°C selama 3 jam dengan variasi waktu stabilisasi termal dari 10 hingga 50 jam. Hasil karakterisasi X-Ray Fluorescence (XRF) menunjukkan bahwa zirkonia alam memiliki impuritas alami Si sebesar 4.6 wt.% dan Hf sebesar 2.1 wt.%, sedangkan zirkonia komersial memiliki kemurnian hingga 99.6 wt.%. Analisis X-Ray Diffraction (XRD) mengungkapkan bahwa zirkonia dari pasir Q mempertahankan kestabilan fasa tetragonal hingga 1000°C dengan ukuran kristal berkisar antara 7 nm hingga 28 nm. Di sisi lain, zirkonia komersial memerlukan doping Y?O? untuk mempertahankan fasa tetragonal pada kondisi termal yang sama. Pertumbuhan butir mengikuti model kinetika pertumbuhan butir yang dijelaskan oleh Persamaan Burke dan Turnbull, dengan nilai eksponen pertumbuhan n yang bervariasi tergantung pada suhu, diperkirakan sekitar 2,22 pada 900°C dan 2,65 pada 1000°C, menunjukkan bahwa laju pertumbuhan kristal lebih cepat pada temperatur yang lebih tinggi. Hasil ini menunjukkan keunggulan memanfaatkan bahan alami berimpuritas sebagai alternatif ekonomis yang efektif dibandingkan bahan komersial yang membutuhkan dopan mahal, terutama untuk elektrolit SOFC yang beroperasi di atas 900°C. ================================================================================================================================= This study aims to investigate the phase stability and variations in crystal size of tetragonal zirconia obtained from Q sand from Kereng Pangi, Central Kalimantan, as well as commercial zirconia based on ZrCl? (ZK), both undoped and doped with 3 mol% Yttria, calcined at temperatures of 800, 900, and 1000°C for 3 hours with varying thermal stabilization times from 10 to 50 hours. X-Ray Fluorescence (XRF) characterization results indicate that natural zirconia contains natural impurities of Si at 4.6 wt.% and Hf at 2.1 wt.%, while commercial zirconia has a purity of up to 99.6 wt.%. X-Ray Diffraction (XRD) analysis reveals that zirconia from Q sand maintains tetragonal phase stability up to 1000°C with crystal sizes ranging from 7 nm to 28 nm. Conversely, commercial zirconia requires Y?O? doping to maintain the tetragonal phase under the same thermal conditions. Grain growth follows the grain growth kinetics model described by the Burke and Turnbull equation, with the growth exponent n varying depending on the temperature, estimated at about 2.22 at 900°C and 2.65 at 1000°C, indicating that crystal growth rate accelerates at higher temperatures. These results highlight the importance of utilizing natural materials with impurities as a cost-effective alternative compared to commercial materials that require expensive doping, particularly for applications as electrolytes in SOFCs operating above 900°C.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kestabilan fasa dan variasi ukuran kristal zirkonia tetragonal yang diperoleh dari pasir Q dari Kereng Pangi, Kalimantan Tengah, serta zirkonia komersial berbasis ZrCl? (ZK), baik yang murni maupun yang mengandung Y?O? 3 mol%, dikalsinasi pada temperatur 800, 900, dan 1000°C selama 3 jam dengan variasi waktu stabilisasi termal dari 10 hingga 50 jam. Hasil karakterisasi X-Ray Fluorescence (XRF) menunjukkan bahwa zirkonia alam memiliki impuritas alami Si sebesar 4.6 wt.% dan Hf sebesar 2.1 wt.%, sedangkan zirkonia komersial memiliki kemurnian hingga 99.6 wt.%. Analisis X-Ray Diffraction (XRD) mengungkapkan bahwa zirkonia dari pasir Q mempertahankan kestabilan fasa tetragonal hingga 1000°C dengan ukuran kristal berkisar antara 7 nm hingga 28 nm. Di sisi lain, zirkonia komersial memerlukan doping Y?O? untuk mempertahankan fasa tetragonal pada kondisi termal yang sama. Pertumbuhan butir mengikuti model kinetika pertumbuhan butir yang dijelaskan oleh Persamaan Burke dan Turnbull, dengan nilai eksponen pertumbuhan n yang bervariasi tergantung pada suhu, diperkirakan sekitar 2,22 pada 900°C dan 2,65 pada 1000°C, menunjukkan bahwa laju pertumbuhan kristal lebih cepat pada temperatur yang lebih tinggi. Hasil ini menunjukkan keunggulan memanfaatkan bahan alami berimpuritas sebagai alternatif ekonomis yang efektif dibandingkan bahan komersial yang membutuhkan dopan mahal, terutama untuk elektrolit SOFC yang beroperasi di atas 900°C. ================================================================================================================================= This study aims to investigate the phase stability and variations in crystal size of tetragonal zirconia obtained from Q sand from Kereng Pangi, Central Kalimantan, as well as commercial zirconia based on ZrCl? (ZK), both undoped and doped with 3 mol% Yttria, calcined at temperatures of 800, 900, and 1000°C for 3 hours with varying thermal stabilization times from 10 to 50 hours. X-Ray Fluorescence (XRF) characterization results indicate that natural zirconia contains natural impurities of Si at 4.6 wt.% and Hf at 2.1 wt.%, while commercial zirconia has a purity of up to 99.6 wt.%. X-Ray Diffraction (XRD) analysis reveals that zirconia from Q sand maintains tetragonal phase stability up to 1000°C with crystal sizes ranging from 7 nm to 28 nm. Conversely, commercial zirconia requires Y?O? doping to maintain the tetragonal phase under the same thermal conditions. Grain growth follows the grain growth kinetics model described by the Burke and Turnbull equation, with the growth exponent n varying depending on the temperature, estimated at about 2.22 at 900°C and 2.65 at 1000°C, indicating that crystal growth rate accelerates at higher temperatures. These results highlight the importance of utilizing natural materials with impurities as a cost-effective alternative compared to commercial materials that require expensive doping, particularly for applications as electrolytes in SOFCs operating above 900°C.
Download
book
BibTex
Latex, Jabref
cloud_download
Original Resource
url resource Institution
