[發明專利]一種多相稀土鋯酸鹽材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011528261.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112723412B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 孫現凱;張世超;艾兵;孫浩然;陳玉峰;方凱
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C01G25/00
• 分類號: C01G25/00
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 霍紅艷;劉鐵生

本發明公開了一種多相稀土鋯酸鹽材料及其制備方法和應用，所述多相稀土鋯酸鹽材料具有以下化學組成：(Gdsubgt;0.3/subgt;Lasubgt;0.1/subgt;Ysubgt;0.6/subgt;)subgt;2/subgt;(Zrsubgt;x/subgt;Cesubgt;1?x/subgt;)subgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;，其中，0.7≤x1。與其它三元稀土鋯酸鹽材料相比，本發明所提供的稀土鋯酸鹽材料的熱導率較低，平均熱導率為1.05W·msupgt;?1/supgt;·Ksupgt;?1/supgt;，可以提高涂層的隔熱效果。

技術領域

本發明涉及高溫熱防護材料合成技術領域，更具體地，涉及一種多相稀土鋯酸鹽材料及其制備方法。

背景技術

隨著現代航天技術的發展，超燃沖壓發動機普遍采用了與機身一體化設計，通過減少了尺寸及重量，獲得較高的推重比。當推重比達到12-15時，進氣口溫度急劇升高，熱端部件熱面溫度達到1400℃以上，這給發動機的熱防護帶來了新挑戰。

目前，廣泛采用在熱端部件表面沉積以氧化釔部分穩定的氧化鋯ZrO₂-（6～8wt%）Y₂O₃為主的陶瓷涂層進行熱防護。該種熱防護涂層的使用溫度被限制在1200～1300℃以下，當涂層表面溫度超溫時，少量的玻璃相及堿土金屬在YSZ晶界處偏析，Y₂O₃加速擴散導致相變失穩與快速燒結，導致涂層起皮、開裂乃至脫落，難以滿足熱防護需求。針對現有YSZ材料存在的問題與不足，國內外學者主要從改進YSZ材料體系和研發新型替代材料兩個方面進行研究。

Ln₂Zr₂O₇（Ln=La、Gd、Y、Sm、Yb）是一種稀土鋯酸鹽，該種鋯酸鹽具有較低的熱導率和良好的高溫相結構穩定性（最高可達2300℃）。有現有技術報道了多種元素摻雜的稀土鋯酸鹽，解決了熱膨脹系數在低溫下存在劇烈波動的問題。又有現有技術提供了一種純相稀土鋯酸鹽納米材料及其制備方法，制備的材料具有熱膨脹系數高、高溫相結構穩定等優點，但是也存在工藝過程較為復雜，生產周期較長，成本較高等缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種多相稀土鋯酸鹽材料及其制備方法，可在滿足材料性能要求的同時，彌補制備工藝上的不足，滿足實際需求。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種多相稀土鋯酸鹽材料，所述多相稀土鋯酸鹽材料具有以下化學組成：(Gd_0.3La_0.1Y_0.6)₂(Zr_xCe_1-x)₂O₇，其中，0.7≤x1。

優選的，前述的多相稀土鋯酸鹽材料中，其中0.7≤x≤0.9。

優選的，前述的多相稀土鋯酸鹽材料中，其中所述多相稀土鋯酸鹽材料由t相和c相組成，其為團聚體粉末，呈球形，粒度范圍為10~100μm。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種多相稀土鋯酸鹽材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將氧化釓（Gd₂O₃）、氧化鑭（La₂O₃）、氧化釔（Y₂O₃）、氧化鋯（ZrO₂）及氧化鈰（CeO₂）分別進行中溫烘干，按照0.15:0.05:0.3:x:(1-x)的摩爾比混合，形成混合的稀土氧化物；

2）將步驟1）得到的混合的稀土氧化物中加入氧化鋯燒結球，球磨，經充分破碎、混合后形成混合粉末；