1. In situ X-ray diffraction study of a TiO2 nanopowder Spark Plasma Sintering under very high pressure
- Author
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Sandrine Cottrino, Thomas Gaudisson, Stéphane Pailhès, Emanuela Archina Ferrara, Shashank Mishra, Stéphane Daniele, Mohamed Mézouar, Alain Largeteau, Yann Le Godec, Sylvie Le Floch, Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Transport, Nanomagnétisme et Matériaux pour l'Énergie (ENERGIE), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), IRCELYON-C'Durable (CDURABLE), Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (IRCELYON), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE), European Synchroton Radiation Facility [Grenoble] (ESRF), Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Programme de prématuration du CNRS
- Subjects
In situ X-ray diffraction ,Materials Chemistry ,Ceramics and Composites ,Activation energy ,Nanopowder TiO2 ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,High-pressure spark plasma sintering ,Grain growth - Abstract
International audience; We investigated the effect of very high pressure on the sintering temperature, phase transition and the grain growth during Spark Plasma Sintering (SPS) of a 15 nm TiO2 nanopowder. Using in situ synchrotron X-ray diffraction during sintering at 1.5 and 3.5 GPa, we followed the evolution of the crystalline phases and the crystallite size as a function of temperature. In comparison, in the laboratory, SPS experiments were performed on two original facilities: A Paris-Edinburgh press and a high-pressure module adapted to standard SPS equipment. We studied the effect of the pressure on the sintering in the range 76 MPa to 3.5 GPa. We have shown that highly dense nanostructured ceramics can be prepared under very high pressure at low sintering temperatures. At 1 GPa, we limited the grain growth to an average size of 233 nm by heating at only 560 °C, and achieved a relative density of 98 %.
- Published
- 2023
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