[发明专利]一种A2B2O7型稀土钽酸盐陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及热障涂层技术领域，具体公开了一种A2B2O7型稀土钽酸盐陶瓷及其制备方法，按照RE₂MTaO₇的结构式将RE₂O₃和M₂O₃分别溶入浓硝酸中进行反应，并将PH调至不低于1.5，然后将TaOCl₃溶液逐滴加入，不停的搅拌，同时加入氨水使体系PH稳定在9～10，在水浴环境内继续搅拌，然后用去离子水洗涤沉淀，直至PH＝7，将得到的滤饼置于烘箱内烘干，然后过筛备用；将粉末置于石墨磨具内，在烧结炉内进行放电等离子烧结，然后将烧结好的样品进行退火除碳，得到致密的RE₂MTaO₇块体，这种材料具有低的热导率、高硬度和断裂韧性等特性。

技术领域

本发明涉及热障涂层技术领域，特别涉及一种A₂B₂O₇型稀土钽酸盐陶瓷及其制备方法。

背景技术

作为一种可以降低合金表面温度的隔热材料，热障涂层可以确保燃气轮机的合金部件在高温下正常工作，从而可以提高燃气轮机的热效率和使用寿命。目前，热障涂层行业标准为氧化钇稳定氧化锆 (YSZ)，其高热膨胀系数，高硬度，高断裂韧性令其他材料望尘莫及，但其使用温度较低(≤1200°C)，热导率较高(2.5W.m^-1.k^-1)也限制了它未来的发展，发动机和燃气轮机高推重比，高出口温度的未来发展需要，使得寻找新型热障涂层材料迫在眉睫。

A³⁺₂B⁴⁺₂O₇型氧化物因其优秀的高温相稳定性和低热导率，被视为是潜在的热障涂层材料，例如稀土锆酸盐(RE₂Zr₂O₇)，稀土硅酸盐(RE₂Si₂O₇)，稀土铈酸盐(RE₂Ce₂O₇)均得到了一定程度的研究，而且，有研究表明可以通过用三价或五价离子代替四价阳离子来调节A₂B₂O₇氧化物的热学和机械性能。

稀土钽酸盐(RE₃TaO₇)凭借着高的熔点，低热导率(1.38~1.94 W.m^-1.K^-1)，高热膨胀系数(11×10^-6 K^-1，1200°C)和铁弹韧性等优异的热物理性能和力学性能，被认为是最具潜力的新一代热障涂层材料。虽作为低热导材料的一种，兼具良好的热学及力学性能，但关于B位调控性能的研究国内还比较缺乏。

发明内容

本发明提供了一种A₂B₂O₇型稀土钽酸盐陶瓷及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种A₂B₂O₇型稀土钽酸盐陶瓷，该陶瓷的结构式为RE₂MTaO₇，其中RE为稀土元素，M为Fe、Al、Ga或In中的一种。

本技术方案的技术原理和效果在于：

本方案通过对稀土钽酸盐(RE₃TaO₇)的晶体结构进行调控，得到了一种有着独特的晶体结构的RE₂MTaO₇型化合物，这种材料具有低的热导率、高硬度和断裂韧性等特性。

本申请还公开了一种A₂B₂O₇型稀土钽酸盐陶瓷的制备方法，包括以下步骤：