[發(fā)明專利]一種熵穩(wěn)定RE2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110781665.0
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113354414A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳琳;馮晶;李柏輝;張陸洋;王建坤
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 張博

本發(fā)明公開了一種熵穩(wěn)定RE₂O₃?AO₂?B₂O₅氧化物陶瓷及其制備方法，包括如下步驟：根取原料稀土氧化物RE₂O₃、AO₂(A＝Ti,Zr,Hf,Sn,Th,Ce)、B₂O₅(B＝V,Nb,Ta,P)，煅燒冷卻后進行球磨，然后干燥、過篩得到粉末，接著進行放電等離子燒結(jié)，最后保溫退火除碳，得到致密的以RE₂A₂O₇和RE₃BO₇為基體的螢石型或焦綠石型結(jié)構(gòu)的RE₂O₃?AO₂?B₂O₅稀土氧化物陶瓷。本發(fā)明通過調(diào)控不同金屬元素的化學(xué)計量比以及高溫、高壓、短時燒結(jié)等步驟制備得到了一種晶格缺陷濃度高、熱導(dǎo)率低、硬度高、斷裂韌性優(yōu)異、物相純度高和致密度高的螢石型或焦綠石型稀土氧化物陶瓷材料，可應(yīng)用于熱障涂層、環(huán)境障涂層、固態(tài)氧化物燃料電池和核廢料儲存器等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熵穩(wěn)定RE₂O₃-AO₂-B₂O₅氧化物陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷要求材料具有高熔點、優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、突出的力學(xué)性質(zhì)(高硬度、高楊氏模量和高斷裂韌性)和化學(xué)穩(wěn)定性等特點，滿足上述各種不同條件的情況下，材料制備成本低、制備工藝簡單和原料來源廣等優(yōu)勢能進一步促進材料的大規(guī)模應(yīng)用。

螢石型和焦綠石型結(jié)構(gòu)的稀土氧化物陶瓷材料目前已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得應(yīng)用，如高溫葉片表面防護涂層、火箭發(fā)動機防護涂層和耐酸堿腐蝕防護、固態(tài)氧化物燃料電池、核廢料存儲器和耐磨涂層等方面。當(dāng)前螢石型和焦綠石型結(jié)構(gòu)的稀土氧化物陶瓷材料存在的問題主要是高溫穩(wěn)定性差，在1500℃以上溫度會發(fā)生相變；抗核輻射性能差，無法長時間作為核廢料存儲器材使用；作為熱障涂層使用時高溫?zé)釋?dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)不足；作為固態(tài)氧化物燃料電池使用時氧傳輸能力不足等。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種熵穩(wěn)定RE₂O₃-AO₂-B₂O₅氧化物陶瓷及其制備方法，通過提高陶瓷材料中的晶格點缺陷濃度、高溫穩(wěn)定性，并優(yōu)化其他熱學(xué)性質(zhì)，同時確保力學(xué)性質(zhì)優(yōu)異(如高硬度和高斷裂韌性等作為結(jié)構(gòu)陶瓷材料的關(guān)鍵參數(shù))，以解決現(xiàn)有技術(shù)中螢石型和焦綠石型結(jié)構(gòu)的稀土氧化物陶瓷材料存在的高溫穩(wěn)定性差、抗核輻射性能差、高溫?zé)釋?dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)不足、氧傳輸能力不足等問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明一方面提供一種熵穩(wěn)定RE₂O₃-AO₂-B₂O₅氧化物陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(1)、根據(jù)化學(xué)計量比稱取原料稀土氧化物RE₂O₃、AO₂、B₂O₅，進行煅燒，然后冷卻降溫，加入球磨介質(zhì)和球磨助劑，進行球磨，球磨結(jié)束后，干燥、過篩得到粉末；其中，RE代表稀土元素，AO₂中A選自Ti、Zr、Hf、Sn、Th、Ce中的至少一種，B₂O₅中B選自V、Nb、Ta、P中的至少一種；

(2)、稱取步驟(1)過篩后的粉末進行放電等離子燒結(jié)，制得塊狀的以RE₂A₂O₇和RE₃BO₇為基體的螢石型或焦綠石型結(jié)構(gòu)的稀土氧化物陶瓷；