[发明专利]Eu-Gd-Dy三稀土离子钽酸盐及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Eu‑Gd‑Dy三稀土离子钽酸盐及其制备方法与应用，该Eu‑Gd‑Dy三稀土离子钽酸盐的化学通式为Eu_aGd_bDy_cTaO₇，其中，a+b+c＝3，a、b、c＝0.8～1.2。其制备方法包括如下步骤：1)按化学计量比称取氯化铕、硝酸钆、硝酸镝和草酸钽，并与设定量的柠檬酸在保温条件下进行机械混合，混合过程中加入浓氨水中和溶液，再在保温条件下进行机械混合促进反应的进行。2)将所得溶液进行干燥，随后在高温下煅烧去除碳杂质，即得Eu‑Gd‑Dy三稀土离子钽酸盐粉末。该Eu‑Gd‑Dy三稀土离子钽酸盐，高温热稳定性好，热导系数低，可作为热障涂层材料进行应用。

技术领域

本发明涉及一种钽酸盐，特别是指一种Eu-Gd-Dy三稀土离子钽酸盐及其制备方法与应用。

背景技术

随着航空、航天及民用技术的发展，热端部件的使用温度要求越来越高，已达到高温合金和单晶材料的极限状况。以燃料轮机的受热部件如喷嘴、叶片、燃烧室为例，它们处于高温氧化和高温气流冲蚀等恶劣环境中，承受温度高达1100℃，已超过了高温镍合金使用的极限温度(1075℃)。将金属的高强度、高韧性与陶瓷的耐高温的优点结合起来所制备出的热障涂层能解决上述问题，它能起到隔热、抗氧化、防腐蚀的作用，已在汽轮机、柴油发电机、喷气式发动机等热端材料上取得一定应用，并延长了热端部件的使用寿命。

目前，最适于作为热障涂层的陶瓷材料主要有氧化钇稳定氧化锆(YSZ)，稀土锆酸盐(RE₂Zr₂O₇)，稀土硅酸盐(RE₂SiO₅)，稀土磷酸盐(REPO₄)，稀土铈酸盐(RE₂Ce₂O₇)以及稀土锡酸盐(RE₂Sn₂O₇)等。其中应用最广泛的是氧化钇稳定氧化锆(YSZ)，其具有高熔点、低热导、高热膨胀系数以及良好的力学性能，但使用温度较低，仅为1200℃，这是由于在1200℃以上YSZ会发生相变导致体积变化而致使涂层失效。除了YSZ以外，目前应用的热障涂层材料有La₂Zr₂O₇，属于稀土锆酸盐的一种，其相较于YSZ具有更低的热导率，且使用温度高达1600℃，这是由于稀土锆酸盐为焦绿石和缺陷萤石型结构，具有大量的晶体缺陷能够有效散射声子，从而降低热导率，而且在高温下不存在相变等问题。由此可知，在寻找新型热障涂层材料时可以从晶体结构出发，探索具有良好高温相稳定性的低热导材料。

稀土钽酸盐RE₃TaO₇是一种新型热障涂层材料，Yoshiyuki等人的研究表明(Yoshiyuki Yokogawa,Masahiro Yoshimura and Shigeyuki Somiya；Order-disorder inR₃TaO₇(R＝rare earth)Phases,Solid State ionics:28-30(1988)1250-1253)，在RE₃TaO₇中随着稀土离子半径的变化发生由焦绿石到缺陷萤石结构转变的有序--无序变化，这与稀土锆酸盐(RE₂Zr₂O₇)类似。因此可以猜测具有类似晶体结构的两种氧化物陶瓷可能具有相同的特性，例如高熔点、低热导率、高热膨胀系数等，而且根据以往研究结果表明RE₃TaO₇为铁弹性材料，这与YSZ相同，因此在高温下具有良好的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热导系数低、热稳定性好的Eu-Gd-Dy三稀土离子钽酸盐及其制备方法与应用。