[发明专利]一种高熵稀土钽酸盐空心球粉体及制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵稀土钽酸盐空心球粉体，五氧化二钽Ta₂O₅，和镧系稀土元素中的至少两种元素的氧化物、或镧系稀土元素中至少一种元素的氧化物以及Y或Al中的至少一种元素的氧化物制备而成，且采用离心式喷雾造粒法制备，其化学反应式为：其中：x表示三价氧化物的种数，x≥2；RE为Y、Al或镧系稀土元素；各元素氧化物和五氧化二钽之间的摩尔比为3/x:3/x:3/x……：1，空心球粉体的粒径为10μm～100μm。该稀土钽酸盐空心球粉体球形率高，流动性好，空心率高、粒径均匀。

技术领域

本发明属于陶瓷分体制备技术领域，具体涉及一种高熵稀土钽酸空心球 粉体及制备方法。

背景技术

近年来，“高熵”已经成为材料研究领域的一个热门方向，即通过引入结构 熵来开发具有优良性能的新材料。基于四种高熵效应：(1)热力学的高熵效应；(2) 晶格畸变效应；(3)滞后扩散效应；(4)多主元元素的“混合效应”，表现出高强度、 高韧性、耐腐蚀、耐磨、优异的热学和电学等优良性能，因此，“高熵”可以显 著提高材料的综合性能。

通过实验发现高熵具有较低的热导率，较高的热膨胀系数、高温断裂韧性和高温稳定性，因此将其作为热障涂层材料，拟提高热障涂 层的热防护性能和使用寿命。需进一步降低涂层热导率，提高流动性，提高涂层 热防护性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高熵稀土钽酸空心球粉 体及制备方法，制备的稀土钽酸盐空心球粉体球形率高， 流动性好，空心率高、粒径均匀。

本发明采用以下技术方案：一种高熵稀土钽酸盐空心球粉体，由原料：五氧化二钽Ta₂O₅，和镧系稀土元素中的至少两种元素的氧化 物、或镧系稀土元素中至少一种元素的氧化物以及Y或Al中的至少一种元素的 氧化物制备而成，且采用离心式喷雾造粒法制备，其化学反应式为：

其中：x表示氧化物三价氧化物的种数，x≥2；RE为Y、Al或镧系稀土元 素；各元素氧化物和五氧化二钽之间的摩尔比为3/x:3/x:3/x......：1，所述空 心球粉体的粒径为10μm～100μm。

本发明还公开了一种离心式喷雾造粒法制备高熵稀土钽酸盐空心球粉体的方法，该方法如下：

步骤一、将称量好的原料和去离子水一起置于球磨机中混合均匀后，进行干 燥、过筛和煅烧处理，得块状钽酸盐；

五氧化二钽Ta₂O₅和对应元素的氧化物的摩尔比为1：3。

步骤二、将块状钽酸盐破碎，按比例将粉体和一次去离子水加入研磨机中研 磨，利用激光粒度仪检测浆料中颗粒的粒径分布，得到所需粒径范围的浆料，将 浆料置于压滤机中过滤水分，并烘干过筛，得烘干粉末；在烘干粉末中按比例加 入二次去离子水和粘结剂，同时加入消泡剂，得预制体浆料，喷雾造粒过程中， 利用搅拌机搅拌预制体浆料直到喷雾造粒结束，将制备好的粉体干燥后过筛，得 到稀土钽酸盐空心球粉体。

进一步地，该烘干粉末、二次去离子水、粘结剂、消泡剂的质量比为1～10： 1～5：0.3～1：0.001～1；所述消泡剂为正辛醇。