[发明专利]一种铈酸盐复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种铈酸盐复合材料及其制备方法和应用，所述铈酸盐复合材料的组成为A₂Ce₂O₇，其中，A选自稀土元素中的至少三种，且所述至少三种稀土元素中，任意两种稀土元素的物质的量之比为X且2/7≤X≤7/2。该铈酸盐复合材料不仅相稳定性良好，而且具有极低的超低导热率和极强的抗烧结性，适宜作为新一代的热障涂层进行使用和推广。

技术领域

本发明涉及一种涂层材料，尤其涉及一种铈酸盐复合材料及其制备方法和应用，属于材料技术领域。

背景技术

在先进航空发动机中，热障涂层技术被列为与高温结构材料、高效叶片冷却技术并重的高性能航空发动机高压涡轮叶片制造技术的三大关键技术。目前来看，单靠发展高温合金提高其耐温水平无法满足日益增长的航空发动机发展的需求，相比于冷却技术的提高、高温合金耐热水平的改善这两种方式，热障涂层技术是提高涡轮叶片耐热能力最显著有效、经济性好、风险小、简单易行的技术措施，也是美欧等航空发达国家和我国优先发展的关键技术。

目前航空发动机和地面燃气轮机上获得成功应用的热障涂层陶瓷隔热层材料为6％～8％氧化钇稳定的氧化锆(简称YSZ)。但是，当YSZ在高于1200℃的环境下长期服役时，容易发生烧结，晶粒长大导致热导率下降，从而发生相变体积变化导致涂层开裂失效；另外，YSZ较高的氧传导率导致形成TGO(涂层与基体间热生长氧化物)，进一步加剧涂层的失效。

发明内容

本发明提供一种铈酸盐复合材料及其制备方法和应用，该铈酸盐复合材料不仅相稳定性良好，具有极低的超低导热率和极强的抗烧结性，而且具有极高的热膨胀系数，适宜作为新一代的热障涂层进行使用和推广。

本发明提供一种铈酸盐复合材料，所述铈酸盐复合材料的组成为A₂Ce₂O₇，

其中，A选自稀土元素中的至少三种，且所述至少三种稀土元素中，任意两种稀土元素的物质的量之比为X且2/7≤X≤7/2。

如上所述的铈酸盐复合材料，其中，所述稀土元素选自La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu、Er、Y。

如上所述的铈酸盐复合材料，其中，所述任意两种稀土元素的物质的量之比X为1。

本发明还提供一种上述任一所述的铈酸盐复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)混合铈元素的盐溶液和至少三种稀土元素的盐溶液，得到混合溶液；

2)将所述混合溶液与碱液混合，搅拌，过滤，收集滤饼；

3)对所述滤饼依次进行冷冻干燥处理和煅烧处理，得到所述铈酸盐复合材料；

其中，所述至少三种稀土元素的盐溶液中，任意两种稀土元素的物质的量之比为X且2/7≤X≤7/2；

所述铈元素的盐溶液中的铈元素与所述至少三种稀土元素的盐溶液中的至少三种稀土元素之和的摩尔比为(1-2)：(1-2)。

如上所述的铈酸盐复合材料的制备方法，其中，将硝酸铈与水混合，搅拌，得到所述铈元素的盐溶液。

如上所述的铈酸盐复合材料的制备方法，其中，分别将至少三种稀土元素的硝酸盐与水混合，搅拌，得到所述至少三种稀土元素的盐溶液。

如上所述的制备方法，其中，所述碱液为氨水。

如上所述的铈酸盐复合材料的制备方法，其中，步骤2)中，保持所述混合溶液与所述氨水混合的反应液的pH＞9。

如上所述的铈酸盐复合材料的制备方法，其中，所述煅烧处理中，煅烧温度为1000-1800℃，煅烧时间为2-48h。