[发明专利]一种氧化物块体材料和应用及提高热电材料性能的方法

说明书

本发明公开了一种氧化物块体材料及其制备方法，所述氧化物块体材料为La_2‑xBa_xCuO₄氧化物块体材料，所述氧化物块体材料可作为薄膜热电偶中的高温热电材料使用，将这种氧化物块体材料应用在航空发动机的涡轮叶片上的测温薄膜热电偶之中，实现对工作涡轮叶片的精准测温。同时，通过调整La₂O₃、CuO和BaO的比例，调控得到La_2‑xBa_xCuO₄氧化物块体材料的电导率、热导率、塞贝克系数和载流子浓度，以实现该氧化物块体材料热电性能的提升。

技术领域

本发明涉及热电材料技术领域，特别是一种氧化物块体材料和应用及提高热电材料性能的方法。

背景技术

航空发动机作为现代飞机的心脏，目前的技术瓶颈正不断地向高性能和高推重比的方向发展。而涡轮叶片作为航空发动机中将热能转换为机械能的关键部件,其在高温燃气的冲击下高速旋转,除了要承受巨大的多种应力,还会受到高温氧化和热腐蚀等作用。涡轮叶片长期在这种高温、高压、高转速、高负荷的状态下工作，会导致热端部件的可靠工作寿命减少，材料强度降低导致热端材料蠕变甚至发生断裂，造成严重的后果。作为发动机工作温度最高的旋转部件，发动机涡轮叶片的承温能力将直接决定航行速度和战机分代，因此准确测量叶片工作时的温度变化并研究优化材料的耐高温性能至关重要。针对航空发动机内部的复杂环境，研究人员基于各种原理的尝试研发了很多测温技术，但是由于其内部温度高,空间狭小,涡轮叶片高速运转等一系列不利条件,使得准确测量涡轮叶片的温度始终是一个难点。

目前航空发动机涡轮叶片的温度测量技术主要分为接触式测温法和非接触式测温法两类，接触式测温法的代表是热电偶测温、晶体测温、示温漆测温等；而非接触式测温法的代表则是荧光测温、红外辐射测温、光纤测温等。虽然传统的接触式测温技术已经发展成熟,但其不仅存在测温上限，还会对叶片结构造成破坏，影响目标温度场分布。除此以外，由于其一般只能测定被测物体和测温传感器达到热平衡后的温度,因而响应时间较长，不适合测定变化温度快或微小目标的温度场合。另一方面，红外辐射测温虽然作为非接触式测温法的代表，在不接触被测物体的条件下，不仅能测量快速变化的温度场,还能测量高速运动的旋转物体的表面温度，发展已经较为成熟。但其测量结果在一定程度上会受到被测物体发射率的影响，在测试时,需考虑测温探头在机匣上的安装位置、冷却方式等问题,不适用于测温探头不便安装的场合进行精准测温。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种氧化物块体材料及其制备方法，并将这种氧化物块体材料应用在航空发动机的涡轮叶片上的测温薄膜热电偶之中，实现对工作涡轮叶片的精准测温，通过调整La₂O₃、CuO和BaO的比例，调控得到的La_2-xBa_xCuO₄氧化物块体材料的电导率、热导率、塞贝克系数和载流子浓度，以实现氧化物热电材料热电性能的提升。

本申请解决的第一个技术问题为：提供一种氧化物块体材料，所述氧化物块体材料为La_2-xBa_xCuO₄氧化物块体材料。

进一步的，所述La_2-xBa_xCuO₄氧化物中0≤x≤0.06。

作为优选的实施方式中，La_2-xBa_xCuO₄氧化物中的x＝0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06。

本申请解决的第二个技术问题为：提供一种氧化物块体材料的应用，所述氧化物块体材料作为薄膜热电偶中的高温热电材料使用。