[发明专利]一种高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷及其制备方法，包括如下步骤：以稀土氧化物RE₂O₃、氧化钽Ta₂O₅、氧化铌Nb₂O₅和MO₂氧化物作为原料，以A₃BO₇型稀土钽/铌酸盐RE₃Ta_1‑xNb_xO₇陶瓷为基体，添加三种及三种以上的MO₂氧化物对A和B位置处的稀土和钽/铌元素进行等量取代，得到一种新型高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷材料RE_3‑yTa_1‑y/2‑xNb_x‑y/2M_2yO₇。本发明所制备的陶瓷材料具有低热导率、高热膨胀系数、高硬度、高断裂韧性和晶体结构可控等特点，可作为热障涂层、环境障涂层和核材料储存器等高温防护材料使用。

技术领域

本发明涉及高温结构陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷及其制备方法。

背景技术

热障涂层和环境障涂层的应用环境要求其陶瓷具有高熔点、优异的高温稳定性、高硬度、高断裂韧性、低热导率、优异的抗热辐射和高热膨胀系数等特点，满足上述各种不同条件的情况下材料制备成本低、制备工艺简单和原料来源广等优势将促进材料的大规模应用。A₃BO₇型稀土钽/铌酸盐和A₂B₂O₇型的稀土锆/钛/锡/铪酸盐陶瓷(A位均为稀土元素)均具有热导率低、高温相稳定性好和高硬度等优点，但是也存在着热膨胀系数低、断裂韧性差和抗热辐射性能不足等问题。

面对以上问题，需要提高材料中的晶格点缺陷浓度以进一步降低热导率，利用晶格松弛原理提高热膨胀系数，同时解决其断裂韧性差和抗热辐射性能不足等问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷及其制备方法，用于解决现有技术中A₃BO₇型稀土钽/铌酸盐和A₂B₂O₇型的稀土锆/钛/锡/铪酸盐陶瓷存在的热膨胀系数低、断裂韧性差和抗热辐射性能不足等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

以稀土氧化物RE₂O₃、氧化钽Ta₂O₅、氧化铌Nb₂O₅和MO₂氧化物作为原料，以A₃BO₇型稀土钽/铌酸盐RE₃Ta_1-xNb_xO₇陶瓷为基体，添加三种及三种以上不同的MO₂氧化物对A和B位置处的稀土和钽/铌元素进行等量取代，得到化合物高熵稳定稀土钽酸盐/铌酸盐陶瓷，其化学式为RE_3-yTa_1-y/2-xNb_x-y/2M_2yO₇，其中1≥x≥0，1＞y＞0.1；其中，RE为稀土元素，M选自Sn、Ti、Zr、Hf中的至少一种。

进一步，通过调控化合物RE_3-yTa_1-y/2-xNb_x-y/2M_2yO₇中的x和y的值实现稀土钽/铌酸盐陶瓷结构由A₃BO₇型向A₂B₂O₇型的转变。