[发明专利]一种高熵REMgAl11O19陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高熵陶瓷技术领域，尤其涉及一种高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，通过采用两步法的方式合成目标产物，即首先合成高熵REAlO₃前驱体陶瓷和MgAl₂O₄前驱体陶瓷这两种前驱体，再以上述两种前驱体为原料合成高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷，可以降低反应激活能，从而降低合成温度，使高熵REMgAl₁₁O₁₉的煅烧温度降低，从而降低能耗，使其可在一般的马弗炉中进行煅烧，满足大批量工业化生产的要求，降低成本。

技术领域

本发明涉及高熵陶瓷技术领域，尤其涉及一种高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

LaMgAl₁₁O₁₉陶瓷因具有红外发射率高、熔点高、密度小、热导率低和热膨胀系数大一级断裂韧性大等特点而成为应用前景广阔的航天飞行器热防护材料以及工业窑炉炉衬节能材料。然而，LaMgAl₁₁O₁₉陶瓷在高温下稳定性降低，导致其结构发生变化，出现分相，从而引起红外辐射能力下降，严重影响其散热和节能能力。近年来出现的高熵陶瓷有望成为解决这一问题的关键。

由于高熵陶瓷具有独特的熵稳定效应，对常规陶瓷材料进行高熵化后能够增大体系的构型熵，提升结构的稳定性，从而使相关性能保持稳定。基于此，高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷有望成为常规LaMgAl₁₁O₁₉陶瓷的替代材料。根据目前的应用需求，若将高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷陶瓷用于航天飞行器外侧热防护或工业窑炉节能领域，采用生产效率较高的无压烧结是最为合适的方法。然而，常规一步制备高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷需在1700℃下才能得到结晶度较好的单相结构。而这一温度对于无压烧结而言偏高，且能达到这一温度的炉体多以MoSi₂为发热体，能耗较高且炉膛尺寸较小，不适于大批量工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷及其制备方法和应用，所述制备方法可以降低煅烧温度，使煅烧温度降低至1600℃以下。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将稀土金属氧化物和Al₂O₃进行第一混合后，依次进行第一压制成型和第一煅烧，得到高熵REAlO₃前驱体陶瓷；

将MgO和Al₂O₃进行第二混合后，依次进行第二压制成型和第二煅烧，得到MgAl₂O₄前驱体陶瓷；

将所述高熵REAlO₃前驱体陶瓷、MgAl₂O₄前驱体陶瓷和Al₂O₃进行第三混合后，依次进行第三压制成型和第三煅烧，得到所述高熵REMgAl₁₁O₁₉陶瓷；

所述第一煅烧、第二煅烧和第三煅烧的温度均为1600℃以下。

优选的，所述稀土金属氧化物、Al₂O₃和MgO的平均粒径独立地为0.1～0.5μm；