From in Situ HT-ESEM Observations to Simulation: How Does Polycrystallinity Affects the Sintering of CeO2 Microspheres?
In: ISSN: 1932-7447, 2016
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International audience ; The in situ observation of the first stage of sintering of cerium dioxide microspheres was performed using an environmental scanning electron microscope at high temperature (HT-ESEM). The associated morphological modifications were described quantitatively for systems constituted by two single crystal grains, on the one hand, and by two polycrystalline particles, on the other hand. Particularly, the in situ HT-ESEM observations, and subsequent image analysis with homemade image process software, led to assess the evolution of several parameters of interest during isothermal heat treatments, such as neck size, particles radii, dihedral angles between the spheres, and distance between the grains centers. It was then possible to evaluate the activation energies associated with the neck formation for both systems studied, then to identify the different mechanisms involved. The diffusion process operating during the first stage of sintering was also pointed out. Furthermore, the comparison of the results obtained from polycrystalline particles and single crystals, and their confrontation with data coming from numerical computation, led to assess the influence of polycrystallinity on the sintering kinetics. For all the conditions tested, sintering degree was found to be enhanced for polycrystalline particles, mainly because of the contribution of the mechanical rearrangement of crystallites during the neck’s elaboration and of the existence of diffusion paths within the particles. On this basis, polycrystallinity should be considered during numerical computations in order to provide predictive models for the first step of sintering.
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From in Situ HT-ESEM Observations to Simulation: How Does Polycrystallinity Affects the Sintering of CeO2 Microspheres?
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Autor/in / Beteiligte Person: | Nkou Bouala, G.I. ; Clavier, Nicolas ; Martin, Sylvain ; Léchelle, Jacques ; Favrichon, Julien ; Brau, H.P. ; Dacheux, Nicolas ; Podor, Renaud ; Interfaces de Matériaux en Evolution (LIME) ; Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Etude de la Matière en Mode Environnemental (L2ME) ; Laboratoire Georges Friedel (LGF-ENSMSE) ; École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE) ; Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE) ; Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT) ; Département PROcédés Poudres, Interfaces, Cristallisation et Ecoulements (PROPICE-ENSMSE) ; Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-SPIN ; Département de Technologies du Cycle du combustible (DTEC) ; CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) ; Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C) ; Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC) ; Département d'Etudes des Combustibles (DEC) ; Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (CEA - DES) (IRESNE) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone (CEA - DES) (IRESNE) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC) ; CEA/DEN/MAR/UG-UST/STIC/GPSI ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) ; ICSM-UMR 5257-CEA/CNRS/ENSCM-Université de Montpellier ; CEA-DEN-DTEC-SECA-LCC ; CEA-DEN-DEC-SESC-LLCC ; CEA-DEN-MAR-UG-UST-STIC-GPSI |
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Zeitschrift: | ISSN: 1932-7447, 2016 |
Veröffentlichung: | HAL CCSD ; American Chemical Society, 2016 |
Medientyp: | academicJournal |
DOI: | 10.1021/acs.jpcc.5b10465 |
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