[发明专利]一种抗烧结的高熵稀土锆酸盐热障涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗烧结的高熵稀土锆酸盐热障涂层材料及其制备方法。该热障涂层材料的化学组成为(Dysubgt;0.2/subgt;Ndsubgt;0.2/subgt;Smsubgt;0.2/subgt;Eusubgt;0.2/subgt;Ybsubgt;0.2/subgt;)subgt;2/subgt;Zrsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;。制备方法，包括如下步骤：S1，将稀土源和锆源按分子式中的摩尔比进行配料混合；S2，将步骤S1得到的溶液逐滴加入至氨水中，不断搅拌，生成絮凝沉淀物；S3，将步骤S2得到的絮凝沉淀物洗涤并干燥；S4，将步骤S3得到的干燥混合粉体在预热处理一段时间，然后热处理得到的粉末烧结一段时间得到高熵稀土锆酸盐热障涂层材料。本发明设计的高熵稀土锆酸盐晶粒生长速度明显减慢，并且平均晶粒尺寸更小，抗烧结能力更好。

技术领域

本发明涉及热障涂层材料技术领域，尤其涉及一种抗烧结的高熵稀土锆酸盐热障涂层材料及其制备方法。

背景技术

随着航空发动机向更高推重比、更高进口温度的发展，对发动机热端部件表面防护的热障涂层材料提出了更高的要求。长期高温服役环境下，热障涂层系统的热障陶瓷隔热层会发生显著的烧结现象，目前广泛应用的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)在1200℃会发生相变和快速烧结，从而引起涂层微结构、力学、热学性能的变化，严重影响涂层的热障效果和安全服役。可见，陶瓷层高温烧结现象是制约热障涂层长期服役稳定性与寿命的瓶颈之一。

近年来，与单组分陶瓷相比，高熵陶瓷通常具有更好的热稳定性、较高的硬度、较低的导热系数和良好的耐环境腐蚀性能，而且由于高熵的迟滞扩散效应，高熵陶瓷晶粒生长速度通常较慢，被认为是目前最有潜力的热障涂层材料之一，晶粒生长速度越慢，抗烧结能力越好，但是目前现有技术中公开的一些高熵陶瓷晶粒生长速度相对来比较快，与实际应用存在差距，例如，Zhao等人在题为(Y_0.25Yb_0.25Er_0.25Lu_0.25)2(Zr_0.5Hf_0.5)₂O₇:A defectivefluorite structured high entropy ceramic with low thermal conductivity andclose thermal expansion coefficient to Al₂O₃的文章指出：(Y_0.25Yb_0.25Er_0.25Lu_0.25)2(Zr_0.5Hf_0.5)₂O₇在1590℃退火烧结18h后的平均晶粒尺寸从0.57um增加到2.30um，而Yb₂Zr₂O₇平均晶粒尺寸的从0.55um增加2.98um，Y₂O₃的平均晶粒尺寸从1.00um增加到12.12um。zhao等人在(La_0.2Ce_0.2Nd_0.2Sm_0.2Eu_0.2)₂Zr₂O₇:Anovel high-entropy ceramic with lowthermal conductivity and sluggish grain growth rate文章中合成的(La_0.2Ce_0.2Nd_0.2Sm_0.2Eu_0.2)₂Zr₂O₇在1500℃加热1-18h后，平均晶粒尺寸从1.69um增加到3.92um，对比La₂Zr₂O₇的平均晶粒尺寸则1.96um增加到8.89um。

发明内容