[发明专利]镧系稀土钽酸盐高温陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固相法制备镧系稀土钽酸盐陶瓷的方法，化合物的分子式为RETaO₄(RE＝Dy、Eu、Lu、Yb、Nd、Gd、Er)。所用原料为Ta₂O₅、Dy₂O₃、Eu₂O₃、Lu₂O₃、Yb₂O₃、Nd₂O₃、Gd₂O₃、Er₂O₃。按按比例称量原料，将配好的原料在无水乙醇中混合后置于行星式球磨机中球磨，使其能够混合均匀，将混合后的粉末干燥和过筛后置于模具内压实，然后进行预烧结；冷却取出预烧结后的样品进行研磨、球磨、干燥、过筛，将过筛后的粉末置于模具内压实，然后进行二次烧结。本发明工艺纯度高，杂质含量低，产品制备成本低，适合批量生产，目的产品有望作为新型耐高温，抗氧化，抗磨损陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及一种新型耐高温，抗氧化，抗磨损镧系稀土钽酸盐陶瓷材料及其制备方法，属于高温材料的领域。

背景技术

高温陶瓷材料材料在航空航、交通和大型火力发电站等领域有广泛而重要的应用，国内外对此开展了大量的研究工作，以期获得性能优异的高温陶瓷材料。研究表明，ZrO₂是目前应用广泛、综合性能最好的高温陶瓷材料。它具有高熔点、耐高温氧化、良好的高温化学稳定性、较低且稳定的热传导率和优良的抗热震性等特性,并且热膨胀系数接近金属材料，但是纯ZrO₂单斜相与四方相间转化因伴有3％～5％的体积分数变化而导致热应力产生，如使用纯ZrO₂制备的热障涂层不稳定。钽酸钇(YTaO₄)高温陶瓷材料的使用温度可以达到1600℃，热导率较YSZ下降100％，相比氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)，氧化锆ZrO2陶瓷材料有较好的热学性能和力学性能。由于镧系元素与钇元素性质相似，能够使稀土钽酸盐(RETaO4)保持铁弹性，利用镧系元素来取代钽酸钇(YTaO₄)中的钇元素，无疑能进一步降低材料的热导率，具有与钽酸钇(YTaO₄)类似的热学性质和力学性质，因此稀土钽酸盐(RETaO4)有望作为新型的铁弹性高温陶瓷材料。

关于稀土钽酸盐(RETaO₄)的制备工艺，辜敏等人以五氯化铌、五氯化钽和硝酸镧为起始原料,以苯甲醇为溶剂，用溶剂热法合成出了稀土铌酸盐LnNbO₄(Ln＝Ce、Nd、Gd、Yb、Y)以及稀土钽酸LnTaO₄(Ln＝La、Nd、Gd、Dy)纳米材料，对其作了相应表征，虽然杂质含量较少，但合成NdNbO₄或NdTaO₄有一些单斜相Nb₂O₅或Ta₂O₅。王富芝等人以稀土氧化物，氧化钽为原料，加入助溶剂一次烧结成稀土钽酸盐，但是一次烧结会有一定的杂相，加入助溶剂LiCO₃也会引入一定的杂质。中国专利ZL00126047.2在氧化钽，氧化钇和碳酸锶的氧化物中加入硫酸锂-硫酸钠的混合助熔剂烧结成钽酸盐，但是这种方法会引入一些杂质相。本发明提出的方法，克服了传统已有方法的缺点，不仅纯度高，制备成本低，适合批量生产，而且有更好的热学性能和力学性能。

发明内容