[發(fā)明專利]高溫?zé)嵴贤繉佑眉{米稀土鋯酸鹽陶瓷粉體材料及制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710072640.3
• 申請(qǐng)日: 2007-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101104557A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐陽(yáng)家虎;劉占國(guó);周玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/48
• 分類號(hào): C04B35/48;C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王吉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料合成領(lǐng)域，涉及到一種高溫?zé)嵴贤繉佑孟⊥龄喫猁}陶瓷粉體材料及制備方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求越來(lái)越高，要使發(fā)動(dòng)機(jī)具有高的推重比和大的推動(dòng)力，其重要手段之一是提高高溫合金渦輪葉片的進(jìn)口溫度。國(guó)外上世紀(jì)70年代研制的發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪葉片前燃?xì)膺M(jìn)口溫度已達(dá)到1600K以上；90年代，發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片前燃?xì)膺M(jìn)口溫度已達(dá)到1850～1950K，現(xiàn)有的高溫合金和冷卻技術(shù)都已難以滿足要求。為了達(dá)到如此高的燃?xì)鉁囟龋鄳?yīng)的措施有三種：一是進(jìn)一步改進(jìn)冷卻技術(shù)；二是開(kāi)發(fā)出更先進(jìn)的高溫合金材料；三是開(kāi)發(fā)出新型熱障涂層用陶瓷材料。氣膜冷卻技術(shù)已經(jīng)日趨完善，要進(jìn)一步提高冷卻效率就必須增加冷卻氣體流量，而冷卻氣體流量的增加又是以犧牲發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率為代價(jià)的；高溫合金的發(fā)展已進(jìn)入第五代，進(jìn)一步提高高溫合金的工作溫度的潛力已十分有限。因此，開(kāi)發(fā)出新型熱障涂層是改變這種狀況的有效途徑之一，降低材料的熱導(dǎo)率是近年來(lái)熱障涂層研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前正在使用的7-8wt.％Y₂O₃-ZrO₂材料體系存在相變失效、燒結(jié)嚴(yán)重、熱導(dǎo)率過(guò)高、與基體熱膨脹不匹配等問(wèn)題，迫切需要尋求具有低熱導(dǎo)率、高熱膨脹系數(shù)的熱障涂層材料，開(kāi)發(fā)研究具有耐更高使用溫度的新型熱障涂層材料是下一代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的高溫?zé)嵴贤繉佑玫奶沾刹牧洗嬖诘淖兿嗍АY(jié)嚴(yán)重、熱導(dǎo)率過(guò)高以及與基體熱膨脹不匹配的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高溫?zé)嵴贤繉佑眉{米稀土鋯酸鹽陶瓷粉體材料及制備方法。

高溫?zé)嵴贤繉佑眉{米稀土鋯酸鹽陶瓷粉體材料，其分子式為L(zhǎng)n₂Zr₂O₇，其中所述Ln為Gd、Sm、Nd或Yb中的一種或多種稀土元素的組合。

高溫?zé)嵴贤繉佑眉{米稀土鋯酸鹽陶瓷粉體材料的制備方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為：

步驟一、在室溫條件下，用稀硝酸溶解稀土氧化物或者用去離子水溶解含稀土元素的可溶性鹽獲得含有Ln³⁺的溶液，用去離子水溶解可溶性鋯鹽獲得Zr⁴⁺的溶液，所述兩種溶液的濃度相同，均為0.1～1.0M；

步驟二、用步驟一獲得的兩種溶液混合，制備成含有Ln³⁺和Zr⁴⁺1∶1的混合溶液，所述混合溶液中陽(yáng)離子的摩爾濃度為0.5～1.5M，在持續(xù)的攪拌條件下，將占所述混合溶液體積的1％～5％的表面活性劑加入到混合溶液中，繼續(xù)攪拌1～5小時(shí)；

步驟三、在攪拌條件下將步驟二獲得的混合溶液滴加到沉淀劑中，滴加速率為5～50ml/min，在反應(yīng)過(guò)程中溶液的pH值控制在7～13之間，反應(yīng)時(shí)間為30～120分鐘，獲得到沉淀物；

步驟四、采用離心洗滌的方法，將步驟三獲得的沉淀物放入離心機(jī)中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3000～5000rpm，先用去離子水反復(fù)洗滌數(shù)次，然后用無(wú)水乙醇繼續(xù)洗滌1～3次；

步驟五、將步驟四采用離心洗滌后的沉淀物在60～150℃烘干后研磨，然后在空氣氣氛下600～1000℃煅燒2～6小時(shí)。

本方法中所述的Ln³⁺為Gd³⁺或Sm³⁺或Nd³⁺或Yb³⁺中的一種或多種的組合。

本發(fā)明的高溫?zé)嵴贤繉佑眉{米稀土鋯酸鹽陶瓷粉體材料的顆粒直徑小，僅為10～50nm，并且還有熔點(diǎn)高，在室溫和正常工作溫度之間無(wú)相變發(fā)生；熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)高；高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性及抗熱震性能良好；與基體結(jié)合強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是納米Gd₂Zr₂O₇陶瓷粉體的XRD(X射線衍射分析)譜圖；圖2是納米Gd₂Zr₂O₇陶瓷粉體的SEM(掃描電鏡)圖片；圖3是干燥后的Gd₂Zr₂O₇沉淀物的TG-DTA(熱重-差熱)曲線，其中TG為熱重，Temperature為溫度，DTA為差熱分析法。

具體實(shí)施方式