[发明专利]一种钛酸钡掺杂改性锆酸镧陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛酸钡掺杂改性锆酸镧陶瓷材料及其制备方法。所述陶瓷材料先采用固相反应法合成(La_1‑xY_x)₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇前驱体粉末，再添加BaTiO₃二次球磨后压片成型，在1600℃下烧结，获得均匀致密、热导率低、抗弯强度高的锆酸镧陶瓷材料。本发明基于热导率较低的锆酸镧材料，并采用Y和Ce取代合成特定化学组成比的前驱体，添加BaTiO₃后高温烧结，工艺简单，所得到的陶瓷材料烧结致密度高，抗弯强度提高65％～227％；热导率在1.20～1.50W·m^‑1·K^‑1之间，可在行波管收集极、燃气轮机等器件中起隔热保护作用，同时延长器件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种钛酸钡掺杂改性锆酸镧陶瓷材料及其制备方法，属于隔热材料制备技术领域。

背景技术

行波管的收集极用来收集已经和电磁场交换能量完毕后的电子，此时的电子依旧有很高的速度，会打在收集极上产生热量。为隔离收集极管外高温热量传输至慢波管，需使用高抗弯强度低热导率隔热结构材料，以保持微波管正常可靠地工作。

目前报道的致密隔热材料为用于燃气机内壁的高温涂层隔热材料。这种高温隔热材料是稀土锆酸盐材料，其热导率低，因此广泛用作高温涂层隔热材料，从而提高燃气动力设备的工作效率及使用寿命。稀土锆酸盐材料是从氧化钇稳定氧化锆材料(YSZ)发展而来的，与之前普遍被使用的氧化钇稳定氧化锆材料相比，稀土锆酸镧材料具有更低的热导率，现有技术制备的稀土锆酸镧隔热材料的热导率多为2.00～4.00W·m^-1·K^-1，所制备的涂层致密性较低，易产生裂纹，一般报道称抗弯强度较低，但是此类材料的致密性及抗弯强度均鲜有研究报道。

稀土锆酸镧材料更加适用于高温环境，是一种新型的高温隔热材料，具有广阔的市场前景。为了获得高抗弯强度低热导率隔热结构材料，需要保持或改善稀土锆酸镧材料的低热导率，同时提高其抗弯强度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有隔热陶瓷材料存在的问题，尤其是热导率较高、抗弯强度较低，因而在行波管收集极中应用受到限制的问题，提供一种钛酸钡掺杂改性锆酸镧陶瓷材料及其制备方法，其工艺简单，制备的陶瓷材料低热导率、抗弯强度显著提高、结构均匀致密。

本发明基于热导率较低的锆酸镧材料，并采用Y在La位部分取代，Ce在Zr位部分取代，通过固相反应法合成特定化学组成比的(La_1-xY_x)₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇前驱体，在此基础上添加BaTiO₃后高温烧结，在保证较低的热导率的同时，提高抗弯强度，制备出更均匀致密的隔热陶瓷。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案如下：

一种钛酸钡掺杂改性锆酸镧陶瓷材料，其特征在于，所述的陶瓷材料为采用固相反应法合成得到的化学组成比为(La_1-xY_x)₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇的前驱体添加BaTiO₃后的烧结体，所述的前驱体中，x的取值范围为0≤x＜0.75；所述BaTiO₃的添加量为所述前驱体质量的5～15％。