[發(fā)明專(zhuān)利]一種輕重稀土混合高熵稀土硅酸鹽致密塊體及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110283659.2 | 申請(qǐng)日： | 2021-03-17 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN113024232B | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-06-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 田志林;李斌;陳峙霖;鄭麗雅 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 中山大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào)： | C04B35/16 | 分類(lèi)號(hào)： | C04B35/16;C04B35/622 |
| 代理公司： | 深圳市創(chuàng)富知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367 | 代理人： | 高冰 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 輕重 稀土 混合 硅酸鹽 致密 塊體 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種輕重稀土混合高熵稀土硅酸鹽致密塊體，其化學(xué)式為：(Ho0.25Lu0.25Yb0.25Eu0.25)2SiO5，該塊體以Ho2O3、Lu2O3、Yb2O3、Eu2O3、SiO2為原料，經(jīng)過(guò)濕法混合、高溫反應(yīng)、濕法球磨、冷壓成型、冷等靜壓以及高溫?zé)Y(jié)工藝后制備得到。本發(fā)明的輕重稀土混合高熵稀土硅酸鹽致密塊體固溶度高、高溫穩(wěn)定性好，致密度高，其制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，且安全性高，節(jié)省能源。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境障涂層用陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕重稀土混合高熵稀土硅酸鹽致密塊體及其制備方法。
背景技術(shù)
提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比是未來(lái)航空工業(yè)的發(fā)展方向，要想實(shí)現(xiàn)高推重比勢(shì)必要提升渦輪前進(jìn)口的溫度，因此燃燒室和渦輪葉片等熱端部件的工作溫度將不斷上升。目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片材料為高溫合金材料，渦輪前進(jìn)口的溫度進(jìn)一步提升將達(dá)到鎳基高溫合金的承溫極限，導(dǎo)致鎳基高溫合金已經(jīng)很難滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的工作需求了。而硅基非氧化物陶瓷及其復(fù)合材料(比如硅基陶瓷材料)具有優(yōu)異的高溫?zé)釋W(xué)和力學(xué)性能，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫合金，作為新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱的端部件材料。
在干燥的燃燒環(huán)境下，硅基陶瓷材料表面會(huì)生成一層SiO2膜，起到良好的保護(hù)作用，能夠阻礙硅基材料進(jìn)一步被氧化。然而，在含有水蒸氣的燃燒環(huán)境中，硅基陶瓷會(huì)與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，生成易揮發(fā)的Si(OH)4，從而造成材料性能的衰退。而環(huán)境障涂層(Environmental barrier coatings,EBC)具有良好的耐熔鹽腐蝕和水氧腐蝕等特點(diǎn)，將其涂覆在發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的表面，有望能解決這一問(wèn)題。
稀土硅酸鹽陶瓷材料具有優(yōu)良的抗水蒸氣腐蝕性能、抗CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)腐蝕性能以及較低的熱膨脹系數(shù)，是新一代環(huán)境障涂層的熱門(mén)候選材料。一些稀土單硅酸鹽和稀土雙硅酸鹽滿足作為硅基非氧化物陶瓷環(huán)境障涂層的基本要求。然而，單相稀土硅酸鹽的各方面性能并不均衡，目前尚不能發(fā)現(xiàn)完全滿足環(huán)境障涂層的性能需求的候選材料，因此需要對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
高熵陶瓷，是將高熵合金的設(shè)計(jì)思想應(yīng)用于陶瓷，將傳統(tǒng)陶瓷中的單一陽(yáng)離子替換成幾種等摩爾或接近等摩爾的陽(yáng)離子，從而形成多組元固溶體的陶瓷。多種元素的本身特性和它們之間的相互作用，能夠?qū)⒏髟氐膬?yōu)良性能相結(jié)合，進(jìn)而使高熵陶瓷具備各組元的優(yōu)良性能。常見(jiàn)的高熵陶瓷主要為高熵稀土硅酸鹽塊體，比如重稀土元素的高熵稀土單硅酸鹽(Yb0.25Y0.25Lu0.25Er0.25)2SiO5塊體、稀土雙硅酸鹽(Yb0.2Y0.2Lu0.2Sc0.2Gd0.2)2Si2O7塊體、稀土單硅酸鹽(Y0.25Ho0.25Er0.25Yb0.25)2SiO5塊體等。但當(dāng)前的高熵稀土硅酸鹽塊體的制備方法存在工藝繁瑣，效率較低，塊體致密度不夠高，以及稀土元素種類(lèi)單一(全部為重稀土)等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種輕重稀土混合高熵稀土硅酸鹽致密塊體，該塊體固溶度高、高溫穩(wěn)定性好，致密度高，其制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，且安全性高，節(jié)省能源。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
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