[发明专利]一种原位合成赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位合成赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷及其制备方法，所述方法包括以下步骤：1)稀土氧化物RE₂O₃经煅烧后和氧化铌(Nb₂O₅)采用湿式球磨法混合，经旋蒸干燥、烧结、过筛得到预烧结粉末，将预烧结粉末采用湿式球磨法磨细，旋蒸和过筛后得到精细粉体；2)将所述精细粉体置于模具内液压压实，经过冷等静压致密化后进行二次烧结得到赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷。所述方法工艺简单，产品制备成本低、纯度高，适合批量生产，所制得的赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷具有较好热学性质。

技术领域

本发明属于高温材料技术领域，具体涉及一种新型耐高温、低导热、高韧性的赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷及其制备方法。

背景技术

热障涂层主要用作大型热机的隔热涂层，如航空发动机、燃气轮机等，因其具有良好的隔热效果与高温防护效果而得到广泛的应用。提升发动机的进口温度能够提高发动机的热效率，减低排放，降低污染。当前主要使用的热障涂层材料是具有亚稳四方相的氧化钇稳定氧化锆(7-8YSZ)，但是，当使用温度超过1200℃后，YSZ的相稳定性变差且易烧结，热导率骤升，使得金属基底被氧化从而导致涂层的失效，已难以适应更高温度的使用要求。所以需要研究和开发具有更好综合性能的新型热障涂层陶瓷材料。

目前，针对稀土铌酸盐的研究主要集中在结构、荧光、电学等特性上：Cai等人用固相烧结法合成了RENbO₄(RE＝Y、Nd、Gd、Dy、Er、Yb)陶瓷材料并研究了其介电性能。Xiao等人通过共沉淀法合成了RENbO₄:Ln³⁺(RE＝Y、Gd、Lu,Ln＝Eu、Tb)并对其作了相应表征，研究了其发光性能。Zhang等人使用固相法合成LaNbO4，并对其微观畴结构进行了分析研究，并探讨了复合材料中LaNbO₄对Al₂O₃和ZrO₂的增韧机理。近期，Feng等人通过固相法合成了RE₃NbO₇(RE＝La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy)并发现其具有良好的热性能，是一种潜在的热障涂层材料，但是其断裂韧性较低，不能直接应用。

发明内容

本发明提出原位合成的赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷材料，其制备方法简单、纯度高、成本低，适合批量生产，并且较纯相RE₃NbO₇有更好的热学性能和力学性能。本发明提出的原位合成赝二元复相稀土铌酸盐高温陶瓷有较低的热扩散率及化学稳定性，并且还有较高的硬度和断裂韧性，有助于降低应力对涂层的破坏，提高涂层的寿命，是一种潜在的新型热障涂层材料。

本发明的目的在于提供一种原位合成赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷的方法，具体包括以下步骤：

1)稀土氧化物RE₂O₃经煅烧后和氧化铌(Nb₂O₅)采用湿式球磨法混合，经旋蒸干燥、烧结、过筛得到预烧结粉末，将预烧结粉末采用湿式球磨法磨细，旋蒸和过筛后得到精细粉体；

2)将所述精细粉体置于模具内液压压实，经过冷等静压致密化后进行二次烧结得到赝二元复相稀土铌酸盐陶瓷。

优选的，所述稀土氧化物RE₂O₃中RE＝Y，La-Lu；所述稀土氧化物RE₂O₃与Nb₂O₅的摩尔比由两相材料的体积比根据杠杆定律计算得出。

优选的，步骤1)中的煅烧温度为1000℃，煅烧时间为5～10小时。

优选的，步骤1)中湿式球磨转速为250r/min，球磨时间为4～6小时。

优选的，步骤1)中的混合粉体预烧结温度为1250℃，预烧结时间为10小时。