[发明专利]一种新型钽铪氧化物复相陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种新型钽铪氧化物复相陶瓷及其制备方法，该复相陶瓷由Hfsubgt;6/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;17/subgt;和Tasubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;两相组成，Tasubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;的摩尔百分比为30～70％，Hfsubgt;6/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;17/subgt;和Tasubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;两相通过共格界面结合。钽铪氧化物复相陶瓷中Hfsubgt;6/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;17/subgt;和Tasubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;两相的单晶通过共格界面结合，与纯相单晶氧化物相比，界面的存在能够有效阻止位错运动，避免高温下力学性能的损失；与多晶氧化物中的晶界结合相比，共格界面处不存在晶间杂质和非晶相，避免了高温下晶界滑移和晶间腐蚀对材料性能的损伤。本发明提供的钽铪氧化物复相陶瓷可应用于航空发动机和火箭发动机等高温部件领域中。

技术领域

本发明涉及高温结构陶瓷技术领域，尤其是一种新型钽铪氧化物复相陶瓷及其制备方法。

背景技术

Hf₆Ta₂O₁₇具有较高的熔点(约2400℃)，较低的热导率和氧扩散速率，优异的耐腐蚀性能，且在室温到熔点范围内仅存在α-PbO₂型正交结构一种物相形式，不存在相变，是一种理想的高温热结构材料，在航空发动机、火箭发动机等热端部件的制造领域具有广阔而发展前景。然而，Hf₆Ta₂O₁₇目前仍面临诸多问题。首先，陶瓷材料的本征脆性使得Hf₆Ta₂O₁₇无法实现应用；其次，Hf₆Ta₂O₁₇的热膨胀系数较高，使得其在高温环境下使用时极易出现由尺寸变化引发的孔洞、裂纹等缺陷，导致材料失效。因此，以Hf₆Ta₂O₁₇为基础，制备综合性能更优的新体系是十分必要的。

发明内容

本发明提供一种新型钽铪氧化物复相陶瓷及其应用，用于克服现有技术中单相Hf₆Ta₂O₁₇陶瓷断裂韧性较低、热膨胀系数较高等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种新型钽铪氧化物复相陶瓷，所述复相陶瓷由Hf₆Ta₂O₁₇和Ta₂O₅两相组成，所述Ta₂O₅的摩尔百分比为30～70％；所述Hf₆Ta₂O₁₇和Ta₂O₅两相通过共格界面结合。

为实现上述目的，本发明还提出一种新型钽铪氧化物复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用前驱体转化法制备钽铪氧化物复相陶瓷粉体；

S2：将所述钽铪氧化物复相粉体进行烧结，得到钽铪氧化物复相陶瓷。

为实现上述目的，本发明还提出一种新型钽铪氧化物复相陶瓷的应用，将上述所述的钽铪氧化物复相陶瓷或者上述所述制备方法制备得到的钽铪氧化物复相陶瓷应用于航空发动机和火箭发动机中。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：