[发明专利]一种致密铁弹性双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种致密铁弹性双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷及其制备方法，属于热障陶瓷涂层耐高温材料技术领域。其结构式为：(Y_1‑xDy_x)TaO₄(x=为0.1~0.9)，按所需化学计量比称取事先干燥好的稀土氧化物(Y₂O₃,Dy₂O₃)和五氧化二钽(Ta₂O₅)，然后将物料以乙醇为溶剂进行球磨混匀得到混合粉末A；将混合粉末A过筛后置于模具内压实，然后将粗胚进行冷等静压压制成致密胚体，最后将致密胚体进行无压烧结即得致密双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷；本发明方法制备的双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷具有工艺纯度高、杂质含量少、致密性高、晶粒尺寸均匀，热导率低，热膨胀系数大，韧性好等特点。

技术领域

本发明涉及一种致密铁弹性双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷及其制备方法，属于高温热障涂层材料技术领域。

背景技术

热障涂层主要应用于航空发动机工业，具有低热导率、高热膨胀系数、抗烧结、高温稳定性良好等优点，主要起到隔热、防氧化、有效抵抗粒子冲击从而保护航空发动机高温区域零部件的作用。目前广泛使用的主要有氧化钇稳定氧化锆（YSZ）和稀土锆酸盐（RE₂Zr₂O₇）等，但均存在一定程度的局限性：YSZ使用温度较低（≦1200℃），热导率相对较高（2.5W.m^-1k^-1）；而RE₂Zr₂O₇则存在热膨胀系数较低的问题。为了满足未来航空发动机更高推重比的要求，目前急需开发具有更加优异性能的新型热障涂层材料。根据相应参考文献，当下潜在的热障涂层材料包括：稀土改性氧化锆陶瓷(RE₂O₃-ZrO₂)，稀土磷酸盐(REPO₄), 稀土铈酸盐(RE₂Ce₂O₇), 稀土硅酸盐(RE₂SiO₅)等，但这些潜在的热障涂层与YSZ相比均无法作为热障涂层使用，这是由于YSZ作为一种铁弹体材料(具有铁弹性)在高温下具有良好的韧性。因此寻找具有优良力学性能的新型铁弹体热障涂层材料是当前亟待解决的问题。

在相应的研究中，关于稀土钽酸盐（RETaO₄）的探索较多的集中在其粉末制备、单晶制备、晶体结构、光催化特性以及磁性能上，Jun Wang等人通过固相反应法制备了稀土钽酸盐（RETaO₄），并对其热学性质进行了研究；L.I. Kazakova等人则利用通量生长法制备了单晶YTaO₄，并对其发光特性进行研究。热导率及热膨胀系数作为热障涂层关键性能指标，目前仍然缺少对稀土钽酸盐（RETaO₄）致密块体试样的制备，铁弹性和热力学性质改性等方面的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致密铁弹性双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷，该高温陶瓷具有低热导率，高热膨胀系数，良好的高温相稳定性和铁弹性等优良性质，其结构式为：（Y_1-xDy_x)TaO₄ (x=为0.1~0.9 )。

本发明的另一目的在于提供所述致密铁弹性双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）按化学计量比称取预先干燥好的Y₂O₃、Dy₂O₃和Ta₂O₅以乙醇为溶剂进行球磨混匀得到混合粉末A；

（2）去除混合粉末A中的乙醇得到均匀干燥粉末B，将干燥粉末B过筛后置于模具内压实成粗胚，然后将粗胚在冷等静压机中压制成致密胚体，致密胚体进行无压烧结即得致密双稀土钽酸盐固溶体高温陶瓷。