CN110256075B - 一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法，属于热障涂层陶瓷材料技术领域。所述掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料由具有式1所示化学组成的物质形成：Gd2(Zr1‑xNbx)2O7+x式1；所述式1中0<x≤0.3。本发明通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂离子半径较小的Nb5+，能够降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位离子半径，可以在Gd2(Zr1‑xNbx)2O7+x的基础上继续在B位掺杂小半径的离子，实现多种离子掺杂改性的同时，使材料保持烧绿石结构，从而更方便对烧绿石结构的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热物理性能的研究。

Description

一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热障涂层陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
热障涂层(TBCs)是一种利用陶瓷涂层附着在耐高温金属或超合金的表面，用来保护金属基体的材料，能够阻止外部环境向基体传热，避免基体由于高温出现氧化、腐蚀、磨损等问题。
稀土锆酸盐热障涂层陶瓷材料具有单一烧绿石结构(烧绿石化学结构通式为A2B2O7)，其热物理性能优异，且在其熔点以下不会发生相变。这些材料中，Gd2Zr2O7陶瓷材料不仅具有较低的热导率，还具有近似于6-8YSZ陶瓷(Y2O3含量为6～8wt.％的ZrO2)材料的热膨胀系数，引起了人们的兴趣。
研究表明，通过对Gd2Zr2O7陶瓷进行掺杂可以进一步改善其热物理性能。如：在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位引入Ti4+，如此在不影响到Gd2Zr2O7陶瓷材料本征氧空位含量变化的情况下，通过引入Ti4+所产生的点缺陷含量变化对声子散射的影响来达到改善材料热物理性能的目的；在Gd2Zr2O7陶瓷材料的A位引入Yb3+，La3+，增强了材料的声子散射效果，导致材料的热导率大大降低；还有研究者通过对Gd2Zr2O7的A、B位进行共掺，制备了(Ca2Nb2O7)x(Gd2Zr2O7)1-x材料来研究其性能，发现声子及光子传导对材料的热物理性能也具备一定的调控作用等。
但如果掺杂后Gd2Zr2O7的A、B位离子半径比r(Gd3+)/r(Zr4+)<1.46，将发生烧绿石结构向萤石结构的转变，不利于材料热物理性能的改善。因此，如何在保证绿烧石结构的前提下，尽可能实现多种离子的掺杂改性，对于寻找具有更优异的热物理性能的Gd2Zr2O7陶瓷材料具有重要意义。
发明内容
本发明为了实现多种离子的掺杂改性，而提供一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法，通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂离子半径较小的Nb5+，能够降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位离子半径，可以在Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x的基础上继续在B位掺杂更小半径的离子，实现多种离子掺杂改性的同时，使材料保持烧绿石结构，从而更方便对烧绿石结构的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热物理性能的研究。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式1所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x式1；
所述式1中0<x≤0.3。
本发明提供了上述方案所述掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Gd2O3、ZrO2和Nb2O5进行混合球磨，得到混合料；
所述Gd2O3、ZrO2和Nb2O5的用量根据式1所示的化学组成计算得到；
Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x式1；
所述式1中0<x≤0.3；
(2)将所述混合料进行第一烧结，得到烧结料；
(3)将所述烧结料进行二次球磨，得到烧结粉料；
(4)将所述烧结粉料压制成型，得到素坯；
(5)将所述素坯进行第二烧结，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
优选的，所述步骤(1)中的混合球磨和步骤(3)中的二次球磨的转速独立地为400～600r/min，时间独立地为15～24h。
优选的，所述步骤(1)中的混合球磨和步骤(3)中的二次球磨在分散剂存在下进行。
优选的，所述步骤(1)混合球磨前，还包括将各氧化物原料分别进行热处理，所述热处理的温度独立地为600～900℃，时间独立地为1～3h。
优选的，所述步骤(2)中第一烧结的温度为1500～1600℃，时间为6～10h。
优选的，所述步骤(4)中压制成型包括依次进行的预成型和冷等静压成型，所述预成型的压力为6～10MPa，冷等静压成型的压力为200～220MPa。
优选的，所述步骤(5)中第二烧结的温度为1600℃，时间为6～10h。
本发明提供了另一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式2所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-2yNbyNy)2O7式2；
所述式2中N为Fe、Al或Co，0<y<0.5。
本发明再提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式3所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-a-zNbaCuz)2O7式3；
所述式3中0<a≤0.5，0<z≤0.25。
本发明提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式1所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x式1；
所述式1中0<x≤0.3。
本发明通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂Nb5+，形成了稳定的Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x型绿烧石结构。
此外，本发明通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂离子半径较小的Nb5+，能够降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位离子半径，可以在Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x的基础上继续在B位掺杂更小半径的离子，如Fe3+、Cu2+等阳离子，实现多种离子掺杂改性的同时，使材料保持烧绿石结构，从而更方便对烧绿石结构的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热物理性能的研究。
本发明提供了上述掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，操作简便，易于控制。
附图说明
图1为实施例1～4所得材料的XRD图；
图2为实施例1～4所得材料的热膨胀系数曲线图；
图3为实施例实施例1～4所得材料的热导率曲线图；
图4为实施例5～9所得材料的XRD图；
图5为实施例5～9所得材料的热膨胀系数曲线图；
图6为实施例5～9所得材料的热导率曲线图；
图7为实施例10～14所得材料的XRD图；
图8为实施例10～14所得材料的热导率曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式1所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x 式1；
所述式1中0＜x≤0.3，优选0＜x≤0.2，在本发明的具体实施例中，所述x具体为0.05、0.1、0.15或0.2。
本发明提供了上述方案所述掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Gd2O3、ZrO2和Nb2O5进行混合球磨，得到混合料；
所述Gd2O3、ZrO2和Nb2O5的用量根据式1所示的化学组成计算得到；Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x式1；所述式1中0<x≤0.3；
(2)将所述混合料进行第一烧结，得到烧结料；
(3)将所述烧结料进行二次球磨，得到烧结粉料；
(4)将所述烧结粉料压制成型，得到素坯；
(5)将所述素坯进行第二烧结，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
本发明将Gd2O3、ZrO2和Nb2O5进行混合球磨，得到混合料。
在本发明中，所述Nb2O5为Nb2O5，优选为Nb2O5。当Nb2O5为Nb2O5时，本发明对所述Nb2O5的配比没有特殊限定，任意比例均可。在本发明中，所述Gd2O3、ZrO2和Nb2O5的用量根据式1所示的化学组成计算得到：Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x式1；所述式1中0<x≤0.3。
在本发明中，所述混合球磨的转速优选为400～600r/min，更优选为480r/min；混合球磨的时间优选为15～24h，更优选为24h。本发明优选采用聚氨酯球磨罐和氧化锆球进行混合球磨，球料比优选在1.5以上。本发明采用聚氨酯球磨罐具有耐磨、耐温、无污染的特点，采用氧化锆球具有耐磨损、硬度高，磨损杂质污染小的优点。在本发明中，所述混合球磨优选在分散剂存在下进行；所述分散剂优选为乙醇或聚乙烯醇，各氧化物的总质量与分散剂的质量比优选为1:2。本发明所述混合球磨能够促进各氧化物原料的混合固溶以及对粉体进行细磨使粉体粒度达到要求。在本发明中，混合球磨后所得混合料的粒径优选为200～300μm。
在将Gd2O3、ZrO2和Nb2O5进行混合球磨前，本发明优选还包括对各氧化物分别进行热处理；所述热处理的温度独立地优选为600～900℃，更优选为700～800℃；时间独立地优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。本发明所述热处理能够除去各氧化物中的水分及可能存在的聚合物杂质。
所述混合球磨后，本发明优选还包括对球磨后的混合体系进行干燥，得到混合料。在本发明中，所述干燥的温度优选为60～85℃，更优选为70℃，时间优选为10～20h，更优选为12h。
得到混合料后，本发明将所述混合料进行第一烧结，得到烧结料。
在本发明中，所述第一烧结的温度优选为1500～1600℃，更优选为1500℃，时间优选为6～10h，更优选为6h。在本发明中，所述第一烧结优选在空气氛围下进行。在本发明中，所述第一烧结优选采用氧化锆坩埚。本发明采用氧化锆材质的坩埚可以防止原料中的氧化锆与坩埚之间发生化学反应。本发明通过控制第一烧结的条件，可以确保合成目标产物的相结构。
得到烧结料后，本发明将所述烧结料进行二次球磨，得到烧结粉料。
在本发明中，所述二次球磨的转速优选为400～600r/min，更优选为480r/min；二次球磨的时间优选为15～24h，更优选为24h。本发明优选采用聚氨酯球磨罐和氧化锆球进行二次球磨，球料比优选为1.5以上。在本发明中，所述混合球磨优选在分散剂存在下进行；所述分散剂优选为乙醇或聚乙烯醇，各氧化物的总质量与分散剂的质量比优选为1:2。本发明所述二次球磨可以对粉体进一步细磨，粉体粒度变小增加颗粒表面能，增加粉体烧结驱动力，促进后续的第二烧结。
二次球磨后，本发明优选还包括对二次球磨混合体系进行干燥和研磨，得到烧结粉料。在本发明中，所述干燥的温度优选为60～85℃，更优选为70℃，时间优选为10～20h，更优选为12h。本发明优选采用玛瑙研钵进行研磨。在本发明中，所述烧结粉料的粒径优选为200～300μm，进一步优选为200μm。
得到烧结粉料后，本发明优选将所述烧结粉料压制成型，得到素坯。
在本发明中，所述压制成型包括依次进行的预成型和冷等静压成型，所述预成型的压力优选为6～10MPa，更优选为10MPa，时间优选为1～2min；所述冷等静压成型的压力优选为200～220MPa，更优选为200MPa，时间优选为1～2min。本发明对所述素坯的形状没有特殊要求。
得到素坯后，本发明将所述素坯进行第二烧结，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
在本发明中，所述第二烧结的温度优选为1600℃，第二烧结的时间优选为6～10h。本发明所述第二烧结促进素坯的致密化，并促进晶粒的长大，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
本发明提供了另一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式2所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-2yNbyNy)2O7 式2；
所述式2中N为Fe、Al或Co，优选为Fe，式2中0<y<0.5，优选0<y≤0.05，在本发明的具体实施例中，所述y具体为0.01、0.02、0.03、0.04或0.05。
本发明通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂离子半径较小的Nb5+，能够降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位离子半径，可以在Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x的基础上继续在B位掺杂更小半径的三价阳离子，实现多种离子掺杂改性的同时，使材料保持烧绿石结构，从而更方便对烧绿石结构的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热物理性能的研究。
在本发明中，具有式2所示化学组成的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法同上述具有式1所示化学组成的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，不同之处仅在于步骤(1)中的原料改为Gd2O3、ZrO2、Nb2O5以及Fe2O3，各原料的用量根据式2所示的化学组成计算得到，其余步骤同具有式1所示化学组成的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，这里不再赘述。
本发明提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，由具有式3所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-a-zNbaCuz)2O7 式3；
所述式3中0<a≤0.5，0<z≤0.25；在本发明的具体实施例中，所述a具体为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5，z具体为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25。
本发明通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂离子半径较小的Nb5+，能够降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位离子半径，可以在Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x的基础上继续在B位掺杂更小半径的Cu2+离子，实现多种离子掺杂改性的同时，使材料保持烧绿石结构，从而更方便对烧绿石结构的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热物理性能的研究。
在本发明中，上述方案中具有式3所示化学组成的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法同上述具有式1所示化学组成的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，不同之处仅在于步骤(1)中的原料改为Gd2O3、ZrO2、Nb2O5以及CuO，各原料的用量根据式3所示的化学组成计算得到，其余步骤同具有式1所示化学组成的的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的制备方法，这里不再赘述。
下面结合实施例对本发明提供的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将Gd2O3、ZrO2和Nb2O5于不同的氧化锆坩埚并放入电阻炉内，在800℃下焙烧2小时，除去原料所吸收的水分；
(2)按化学计量比称量29.675g Gd2O3、18.15g ZrO2和2.175gNb2O5，装入以氧化锆球为研磨体的聚氨酯球磨罐中，加入100g乙醇，然后将装好物料的聚氨酯球磨罐置于行星式球磨机上球磨24h，球磨转速为480r/min，球磨后倒出浆料并置于干燥箱内于70℃下干燥12h，得到混合料；
(3)将所述混合料装入氧化锆坩埚于高温炉中在1500℃下烧结6h，得到烧结料。
(4)将所述烧结料再次放入聚氨酯球磨罐中进行二次球磨，经干燥后放入玛瑙研钵中研磨均匀，得到烧结粉料；
(5)根据测试要求将烧结粉料压制成型，先用电动压片机将烧结粉料在10MPa下预成型，保压时间为1～2min；然后将预成型的素坯经冷等静压得到所需的最终素坯，冷等静压成型的压力为200MPa，保压时间为1min。
(6)将压制好的素坯放入氧化锆坩埚，并在在1600℃高温炉中烧结6h，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
实施例1所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.9Nb0.1)2O7.1。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，称量29.58g Gd2O3、16.085g ZrO2和4.335g Nb2O5，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.8Nb0.2)2O7.2。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，称量29.72g Gd2O3、19.195g ZrO2和1.085g Nb2O5，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.95Nb0.05)2O7.05。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，称量29.625gGd2O3、17.12g ZrO2和3.255gNb2O5，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.85Nb0.15)2O7.15。
对实施例1～4所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行XRD测试，并与绿烧石结构的Gd2Zr2O7的XRD图谱进行比较，结果如图1所示。由图1可知，实施例1～4所得材料均为绿烧石结构，说明Nb5+固溶进了Gd2Zr2O7陶瓷材料中。
对实施例1～4所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热膨胀性能测试，结果如图2所示。图2显示，随着Nb5+掺杂量的提高，陶瓷材料的热膨胀系数呈下降趋势，这是由于Nb5+的引入，使得A、B位阳离子电负性变化所导致的。
对实施例1～4所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热导率表征，结果如图3所示。图3显示，热导率值随Nb5+掺杂量升高而升高，这是由于固溶机制的原因导致的氧空位浓度降低，最终导致了热导率值随Nb5+掺杂量升高而升高的现象。
实施例5
(1)将Gd2O3、ZrO2、Nb2O5以及Fe2O3于不同的氧化锆坩埚并放入电阻炉内，在800℃下焙烧2小时，除去原料所吸收的水分；
(2)按化学计量比称量29.80g Gd2O3、19.85g ZrO2和0.2185g Nb2O5与0.1315gFe2O3，装入以氧化锆球为研磨体的聚氨酯球磨罐中，加入100g乙醇，然后将装好物料的聚氨酯球磨罐置于行星式球磨机上球磨24h，球磨转速为480r/min，球磨后倒出浆料并置于干燥箱内于70℃下干燥12h，得到混合料；
(3)将所述混合料装入氧化锆坩埚于高温炉中在1400℃下烧结6h，得到烧结料。
(4)将所述烧结料再次放入聚氨酯球磨罐中进行二次球磨，经干燥后放入玛瑙研钵中研磨均匀，得到烧结粉料；
(5)根据测试要求将烧结粉料压制成型，先用电动压片机将烧结粉料在10MPa下预成型，保压时间为1～2min；然后将预成型的素坯经冷等静压得到所需的最终素坯，冷等静压成型的压力为200MPa，保压时间为1min。
(6)将压制好的素坯放入氧化锆坩埚，并在在1450℃高温炉中烧结6h，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
实施例5所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.98Nb0.01Fe0.01)2O7。
实施例6～9
与实施例5的不同之处在于通过调整步骤(1)中Fe2O3的质量，得到的掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成分别为：Gd2(Zr0.9Nb0.1Fe0.1)2O7、Gd2(Zr0.96Nb0.02Fe0.02)2O7、Gd2(Zr0.94Nb0.03Fe0.03)2O7、Gd2(Zr0.92Nb0.04Fe0.04)2O7、Gd2(Zr0.9Nb0.05Fe0.05)2O7。
对实施例5～9掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行XRD测试，结果如图4所示。由图4可知，实施例5～9所得材料均为绿烧石结构，说明本发明进一步在Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x的基础上掺杂Fe3+后仍保持了绿烧石结构。
对实施例5～9所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热膨胀性能测试，结果如图5所示。图5显示，陶瓷材料的热膨胀系数整体呈上升趋势，这种现象是由于在Gd2Zr2O7陶瓷材料中掺入Nb5+与Fe3+之后的晶格畸变及长程有序造成的。
对实施例5～9所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热导率表征，结果如图6所示。图6显示，在800℃时，当Fe3+摩尔掺杂量为0.02时热导率值最低。
实施例10
(1)将Gd2O3、ZrO2、Nb2O5以及CuO于不同的氧化锆坩埚并放入电阻炉内，在800℃下焙烧2小时，除去原料所吸收的水分；
(2)按化学计量比称量29.82g Gd2O3、18.76gZrO2、1.09gNb2O5与0.33g CuO，装入以氧化锆球为研磨体的聚氨酯球磨罐中，加入100g乙醇，然后将装好物料的聚氨酯球磨罐置于行星式球磨机上球磨24h，球磨转速为480r/min，球磨后倒出浆料并置于干燥箱内于70℃下干燥12h，得到混合料；
(3)将所述混合料装入氧化锆坩埚于高温炉中在1400℃下烧结6h，得到烧结料。
(4)将所述烧结料再次放入聚氨酯球磨罐中进行二次球磨，经干燥后放入玛瑙研钵中研磨均匀，得到烧结粉料；
(5)根据测试要求将烧结粉料压制成型，先用电动压片机将烧结粉料在10MPa下预成型，保压时间为1～2min；然后将预成型的素坯经冷等静压得到所需的最终素坯，冷等静压成型的压力为200MPa，保压时间为1min。
(6)将压制好的素坯放入氧化锆坩埚，并在在1450℃高温炉中烧结6h，得到掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料。
实施例5所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.85Nb0.1Cu0.05)2O7。
实施例11
与实施例10的不同之处在于，称量Gd2O3、ZrO2、Nb2O5、CuO的质量分别为29.88g、17.27g、2.19g、0.66g，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为：Gd2(Zr0.7Nb0.2Cu0.1)2O7。
实施例12
与实施例10的不同之处在于，称量Gd2O3、ZrO2、Nb2O5、CuO的质量分别为29.94g、15.78g、3.29g和0.99g，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为Gd2(Zr0.55Nb0.3Cu0.15)2O7。
实施例13
与实施例10的不同之处在于，称量Gd2O3、ZrO2、Nb2O5、CuO的质量分别为30.00g、14.28g、4.40g和1.32g，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为Gd2(Zr0.4Nb0.4Cu0.2)2O7。
实施例14
与实施例10的不同之处在于，称量Gd2O3、ZrO2、Nb2O5、CuO的质量分别为30.06g、12.77g、5.51g和1.65g，所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的化学组成为Gd2(Zr0.25Nb0.5Cu0.25)2O7。
对实施例10～14掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行XRD测试，结果如图7所示。由图7可知，实施例10～14掺入Nb5+与Cu2+后，仍保持了烧绿石结构，表明Nb5+与Cu2+掺杂改性后的Gd2Zr2O7陶瓷材料的成功制备。
对实施例10～14所得掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热导率表征，结果如图8所示。图8显示，随着Nb5+及Cu2+的引入，Gd2Zr2O7陶瓷材料的热导率呈下降趋势，当a＝0.1、z＝0.05时，掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料的热导率值最低。
由以上实施例可知，本发明提供了一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，通过在Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位掺杂离子半径较小的Nb5+，能够降低Gd2Zr2O7陶瓷材料的B位离子半径，可以在Gd2(Zr1-xNbx)2O7+x的基础上继续在B位掺杂更小半径的离子，实现多种离子掺杂改性的同时，使材料保持烧绿石结构，从而更方便对烧绿石结构的Gd2Zr2O7陶瓷材料进行热物理性能的研究。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，其特征在于，由具有式2所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-2yNbyNy)2O7 式2；
所述式2中N为Fe、Al或Co，0<y<0.5。
2.一种掺杂改性的Gd2Zr2O7陶瓷材料，其特征在于，由具有式3所示化学组成的物质形成：
Gd2(Zr1-a-zNbaCuz)2O7 式3；
所述式3中0<a≤0.5，0<z≤0.25。
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