[发明专利]一种Y2Si2O7晶须及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种Y₂Si₂O₇晶须及其制备方法。

背景技术

Y₂Si₂O₇又称焦硅酸钇，属于单斜p2₁/m空间群结构，在空间上形成由[YO₆] 八面体顶点连接成二维网状结构，网状结构层与层间空隙由分离的[Si₂O₇]^6-双四面体填充[Julien Parmentier,Philippe Bodart R.Phase transformations in Gel-derived and mixed-powder-derived yttrium disilicate,Y₂Si₂O₇ by X-ray diffraction and 29SiMAS NMR[J].Journal of Solid State Chemistry,2000,149: 16220.]。Y₂Si₂O₇晶相包括α-Y₂Si₂O₇、β-Y₂Si₂O₇、γ-Y₂Si₂O₇和δ-Y₂Si₂O₇(1535℃以上稳定存在)等多种晶型(按低温相到高温相排序)。高温相δ-Y₂Si₂O₇属单斜晶系，其晶格常数a＝0.46881nm，b＝1.08416nm，c＝0.55824nm，晶面角度β＝96.035°。

硅酸钇材料的结构特点和系列优异的物理化学性能，使其可以作为高性能陶瓷(如石墨、C/C复合材料及SiC结构陶瓷等)高温抗氧化涂层材料、光学基质材料和介电材料等。对硅酸钇材料的深入研究使其在高温热障、光学以及微电子等诸多领域获得更加广泛的应用。

在碳/碳复合材料抗氧化涂层领域，经过多年的研究，硅基陶瓷涂层被认为是较为理想的防氧化技术，其技术关键是利用高温下SiO₂或反应生成的SiO₂来填充涂层中的裂纹等缺陷，作为密封物质来阻挡氧的渗入。但是，陶瓷涂层有一个共同的缺点，那就是其在高温风洞剪切应力条件下易产生裂纹而导致脱落，由于硅基陶瓷自氧化产生的SiO₂量少，且在高温及冲刷气流作用下挥发严重，难以愈合大的裂纹。因此常常需要在表面再制备一层玻璃层来封填裂纹。但玻璃层在高速离子流冲刷环境下也容易快速挥发，降低了封填效果。为了克服上述缺点，研究者提出了采用陶瓷晶须增韧陶瓷涂层的复合材料式抗氧化涂层作为外涂层的思路，以此来提高在燃气冲刷动态环境下对C/C的长时间氧化保护。由于Y₂Si₂O₇熔点较高(1775℃)、低弹性模量、低热导率、低高温挥发率、低高温氧气渗透率、低线膨胀系数、耐化学腐蚀以及化学和热力学稳定等物理化学特性。使其成为一种高性能结构材料，被广泛应用于航空航天领域。此外，Y₂Si₂O₇热膨胀系数与SiC非常接近，与SiC有很好的物理化学相容性，在高温下热应力很小。因此，将Y₂Si₂O₇晶须作为第二相增韧材料，将能有效地增强整个复合涂层的韧性和抗冲刷性能；同时，由于硅酸钇极低的氧渗透和优异的高温抗氧化性能，其还能有效增强复合涂层的抗氧化性能。到目前为止， Y₂Si₂O₇晶须的制备鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Y₂Si₂O₇晶须及其制备方法，该方法制备工艺简单、反应周期短；经该方法制得的Y₂Si₂O₇晶须，形貌可控，晶须尺寸分布均一，长径比合适。

本发明是通过以下技术方案来实现：