[發(fā)明專利]一種三稀土鈮酸鹽陶瓷及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910344495.2
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110041071A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮晶;種曉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及熱障涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種三稀土鈮酸鹽陶瓷，該陶瓷采用La₂O₃粉末、Gd₂O₃粉末、Ho₂O₃粉末和Nb₂O₅粉末燒結(jié)而成，該陶瓷的化學(xué)通式為(La_1?x?yGd_xHo_y)₃NbO₇，x+y≤5/6時，該陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)為正交相，x+y>5/6時，該陶瓷為立方相，該陶瓷的致密度大于98％；該陶瓷的制備方法為稱取La:Gd:Ho:Nb的摩爾比為3(1?x?y):3x:3y:1的La₂O₃粉末、Gd₂O₃粉末、Ho₂O₃粉末和Nb₂O₅粉末，加入溶劑混合，研磨，得到粉末A；將粉末A干燥后進行第一次過篩，得到粉末B；將粉末B放置在模具內(nèi)壓實后進行預(yù)燒結(jié)，形成塊體C，待塊體C冷卻后研磨，后進行第二次過篩，得到粉末D；將粉末D燒結(jié)得到三稀土鈮酸鹽陶瓷。采用本專利中的技術(shù)方案得到的三稀土鈮酸鹽陶瓷致密度高，高溫下熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱障涂層技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及三稀土鈮酸鹽陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

熱障涂層主要應(yīng)用于航空發(fā)動機工業(yè)，主要起到隔熱、降低涂層與合金基體間的熱失配、有效抵抗粒子沖擊從而保護航空發(fā)動機高溫區(qū)域零部件的作用，要求其具有良好的熱力學(xué)性能，例如低的熱導(dǎo)率、高的熱膨脹系數(shù)以及高溫穩(wěn)定性等。

目前廣泛使用的熱障涂層主要有氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)和稀土鋯酸鹽(RE₂Zr₂O₇)等，但均存在一定程度的不足：YSZ使用溫度較低(≦1200℃)，且熱導(dǎo)率相對較高；而稀土鋯酸鹽則存在熱膨脹系數(shù)較低的問題，這就促使研究人員去尋找能夠替代上述陶瓷材料的熱障涂層，2007年哈佛大學(xué)Clarke教授課題組同加州大學(xué)圣巴巴拉分校的Levi教授等提出了鉭酸釔(YTaO₄)鐵彈體有望作為新型熱障涂層材料，但關(guān)于稀土鉭/鈮酸鹽的研究主要集中在其晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能等方面的理論計算；2016年Wang等人通過固相反應(yīng)法制得了稀土鉭酸鹽塊體材料，得出了熱導(dǎo)率遠小于YSZ材料的結(jié)論，研究人員的大量研究與實驗結(jié)論為稀土鉭/鈮酸鹽在熱障涂層上的應(yīng)用提供了理論的基礎(chǔ)。

目前的陶瓷粉體制備方法(如水熱法、固相反應(yīng)法等)使得稀土鉭/鈮酸鹽涂層粉體的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)存在一定的缺陷，如微裂紋和氣孔，而缺陷的存在會使得陶瓷材料在作為熱障涂層使用時，高溫下熱導(dǎo)率大幅度的上升，涂層的隔熱效果下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種三稀土鈮酸鹽陶瓷及其制備方法，以解決現(xiàn)有的陶瓷制備方法使得陶瓷材料內(nèi)部存在大量的缺陷，使其熱導(dǎo)率高的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：

一種三稀土鈮酸鹽陶瓷，該陶瓷采用La₂O₃粉末、Gd₂O₃粉末、Ho₂O₃粉末和Nb₂O₅粉末燒結(jié)而成，該陶瓷的化學(xué)通式為(La_1-x-yGd_xHo_y)₃NbO₇，其中0＜x＜1，0＜y＜1，x+y≤5/6時，該陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)為正交相，x+y>5/6時，該陶瓷為立方相，該陶瓷的致密度大于98％。

本基礎(chǔ)方案的技術(shù)原理和效果在于：