[发明专利]一种纳米线原位增韧高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高熵陶瓷材料技术领域，具体涉及一种纳米线原位增韧高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体材料及其制备方法，所述高熵陶瓷采用REsubgt;2/subgt;Sisubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;/REsubgt;2/subgt;SiOsubgt;5/subgt;纳米线原位增韧(nREsubgt;1/n/subgt;)subgt;2/subgt;Si2Osubgt;7/subgt;/(nREsubgt;1/n/subgt;)subgt;2/subgt;SiOsubgt;5/subgt;，其中RE为稀土元素，所得到的纳米线原位增韧的高熵稀土硅酸盐具有高温相稳定性好、热导率低、热膨胀系数小、韧性高等优势。所述高熵陶瓷的制备方法为燃烧助剂化学湿法+化学气相沉积工艺，包括制备溶胶、燃烧反应、气相沉积、高温煅烧等步骤。与现有的高熵稀土硅酸盐合成方法相比，本发明提出的制备方法能实现分子级别的反应，具有合成温度低，相纯度高，操作简单和制备速度快等优点。

技术领域

本发明涉及高熵陶瓷材料技术领域，具体涉及一种纳米线原位增韧高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体材料及其制备方法。

背景技术

环境障涂层(EBC)主要用途是保护航空发动机及燃气轮机SiC基陶瓷基复合材料(CMC)热端部件免受燃气腐蚀。在众多EBC材料中，稀土硅酸盐被公认为是下一代最具优势的材料体系。根据研究表明，稀土单硅酸盐(RE₂SiO₅)具备相稳定性好、热导率低、高温耐水氧腐蚀和抗CMAS腐蚀等优势，但是其热膨胀系数与CMC基体材料相差较大，且与Si及SiO₂化学相容相不佳。稀土双硅酸盐(RE₂Si₂O₇)表现出优异的CMC热膨胀系数匹配性和化学相容性，但是其耐高温水氧和CMAS腐蚀性能劣于RE₂SiO₅。因此，目前单一组元的稀土硅酸盐材料各具优势和不足，尚存在热应力失配和高温相转变等问题，调控性能空间有限，难以满足新一代发动机SiCCMC热端部件长寿命的防护需求。

随着航空发动机的发展，新一代SiCCMC对EBC材料的综合性能要求更为严格，高熵陶瓷材料的概念应运而生。随后出现越来越多的高熵陶瓷，包括高熵氧化物、碳化物、氮化物和硅化物等研发成功。近几年，高熵稀土硅酸盐材料也逐渐出现在人们视野中。稀土硅酸盐材料通过高熵化设计，能够实现高温不易发生相变、导热率低、耐CMAS腐蚀等优异的性能，同时与CMC热匹配性良好。然而，目前关于的高熵稀土硅酸盐材料及制备方法的研究较少，基本处于探索阶段。其中，【202210112836.5】公布了一种低导热率和高稳定性的高熵硅酸盐陶瓷及其制备方法，以四种RE₂O₃粉体和纯SiO₂粉体为原料，以丙酮或无水乙醇为混合介质，采用高能球磨和1500～1600℃的温度煅烧合成高熵陶瓷材料。

目前公布的高熵稀土硅酸盐的制备方法基本上为固相球磨+高温煅烧，采用该种方法得到的粉体制备温度高，制备周期长，存在多元组分混合不均匀，反应不彻底而导致出现杂相，影响粉体以及最终环境障涂层的综合性能。此外高熵陶瓷由于其弹性模量大导致其脆性大韧性差等缺陷，制备成涂层易产生裂纹等缺陷，进而会降低涂层的使用寿命。

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本发明提出一种纳米线原位增韧高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体材料及其制备方法，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提出一种纳米线原位增韧的高熵稀土硅酸盐粉末材料，所述材料由RE₂Si₂O₇/RE₂SiO₅稀土纳米线原位增韧的(nRE_1/n)₂Si₂O₇/(nRE_1/n)₂SiO₅制得，所述RE为稀土元素，为Y，Yb，Lu，Er，Sc，Gd等稀土元素中的任意五种或五种以上元素。