CN110272278B - 热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法 - Google Patents

热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110272278B
CN110272278B CN201910410275.5A CN201910410275A CN110272278B CN 110272278 B CN110272278 B CN 110272278B CN 201910410275 A CN201910410275 A CN 201910410275A CN 110272278 B CN110272278 B CN 110272278B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
entropy ceramic
ceramic powder
thermal barrier
barrier coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910410275.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110272278A (zh
Inventor
张国军
周林
李飞
刘吉轩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Donghua University
Original Assignee
Donghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN201910410275.5A priority Critical patent/CN110272278B/zh
Publication of CN110272278A publication Critical patent/CN110272278A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110272278B publication Critical patent/CN110272278B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/486—Fine ceramics
    • C04B35/488—Composites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6268—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the applied pressure or type of atmosphere, e.g. in vacuum, hydrogen or a specific oxygen pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron

Abstract

本发明公开了一种热障涂层用高熵陶瓷粉体，其特征在于，所述陶瓷粉体具有焦绿石结构，化学式为RE2Zr2O7，其中RE为稀土元素Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu和Gd中的任意3～7种不同的金属元素，各RE元素的摩尔数与所有RE元素总摩尔数的百分比为5％～35％。制备方法为：将RE2O3粉体与ZrO2粉体混合，将混合粉体于1000～1700℃的加热条件下，在空气气氛中，加热1～10h，制得高熵陶瓷粉体。本发明制备的高熵陶瓷粉体，丰富了热障涂层材料的体系，具有成本低、简单易行、适用范围广等优点，有望应用于热障涂层领域。

Description

热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法，属于热障涂层材料技术领域。
背景技术
焦绿石结构的稀土锆酸盐(RE2Zr2O7，其中，RE是一种稀土元素，或掺杂另一种稀土元素)具有低导热性，与金属基材相容，在高温下具有高稳定性和良好的耐烧结性等优点，可作为热障涂层材料使用。如，应用于燃气轮机或喷气发动机的金属合金表面，以使金属基底在长期服役过程中免于过热失效。RE2Zr2O7的低导热性优于目前广泛使用的YSZ，并且在高温长时间使用过程中物相和结构依然稳定，甚至可以将热障涂层材料的使用温度提高至1300℃以上。热障涂层材料的目标热导率是低于1W·m–1·K–1，但是稀土锆酸盐的固有热导率依然较高。因此进一步降低稀土锆酸盐的热导率依然是材料领域重要的研究目标。
研究发现，引入缺陷(例如空位，置换和晶格畸变)已经被证明可以有效地降低焦绿结构RE2Zr2O7固有热导率[M Zhao,et al.,Journal of European Ceramic Society 37(2017)1-13]。另有研究表明，通过设计材料的成分合成的高熵碳化物，利用高熵效应和晶格畸变可以有效降低碳化物的热导率，最终得到的高熵碳化物热导率显著低于单相二元碳化物[X Yan,et al.,Journal of American Ceramic Society 101(2018)4486-4491]。因此，将高熵化方法应用于稀土锆酸盐体系将有希望进一步减低RE2Zr2O7热障涂层材料的热导率，提升材料性能。
通过将5种或更多元素等摩尔比或近等摩尔比制备成某种结构的固溶体，显著增加材料的熵值，构型熵稳定的单相化合物，是一种显著有效的获得高性能陶瓷材料的途径。如具有岩盐结构或简单六方结构的高熵碳化物，硼化物和硅化物已通过固相反应和高温烧结成功制备，这些高熵材料均具有优异的特性。至于氧化物陶瓷，单相的高熵岩盐(AO)，萤石(AO2)，钙钛矿(ABO3)和尖晶石(AB2O4)结构也已有报道，其中A和B是金属元素。研究发现，高熵氧化物具有高室温Li+电导率，优良的催化性能，极高的介电常数等特性。如，硅酸盐体系的高熵氧化物(5RE0.2)2Si2O7就具有极高稳定性在1300℃，并且表现出了优良的耐腐蚀性[Y Dong,et al.,Journal of European Ceramic Society 39(2019)2574-2579]。但是，目前尚未见有关焦绿石结构的高熵锆酸盐报道。通过合理设计焦绿石结构的稀土锆酸盐的组分和制备工艺，有希望制备出具有焦绿石结构的、低导热的高熵稀土锆酸盐材料，对热障涂层材料的发展和应用具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体，其特征在于，所述陶瓷粉体具有焦绿石结构，化学式为RE2Zr2O7，其中RE为稀土元素Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu和Gd中的任意3～7种不同的金属元素，各RE元素的摩尔数与所有RE元素总摩尔数的百分比为5％～35％。
优选地，所述陶瓷粉体在300～1200℃温度范围内的热导率低于1W·m–1·K–1。
本发明还提供了上述热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：按照摩尔比1:2的比例分别称取稀土氧化物RE2O3粉体及ZrO2粉体；其中，稀土氧化物RE2O3粉体为Y2O3、La2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3中的任意3～7种；
步骤2)：将RE2O3粉体与ZrO2粉体混合；
步骤3)：将所得的混合粉体装入氧化铝坩埚，并置于马弗炉内，于1000～1700℃的加热条件下，在空气气氛中，加热1～10h，制得高熵陶瓷粉体。
优选地，所述步骤1)中稀土氧化物RE2O3粉体的粒径为1～10μm，质量纯度≥99％；ZrO2粉体的粒径为0.2～1μm，质量纯度≥99％。
优选地，所述步骤2)中的混合方式为湿法行星球磨，球磨介质为乙醇或丙酮，磨球材质为ZrO2，具体步骤为：采用湿法行星球磨工艺，在400～580转/分钟的转速下，将所称取的原料粉体球磨混合8～24h，再利用旋转蒸发仪将所得料浆烘干，得到干燥的混合粉体。
优选地，所述步骤3)中马弗炉的升温速率为1～20℃/min。
本发明采用Y2O3、La2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3和Gd2O3中的任意3～7种不同的氧化物粉体和ZrO2粉体为原料，通过无压烧结法，成功合成了具有焦绿石结构的高熵陶瓷粉体，且仅通过简单的调节初始原料中氧化物粉体的组合种类和含量，即可获得多种组分的具有焦绿石结构的高熵陶瓷粉体。以所合成的高熵粉体为原料制备的陶瓷材料，其热导率低于1W·m–1·K–1。
与商业的单组份焦绿石结构锆酸盐相比，本发明所制备的具有焦绿石结构的高熵陶瓷粉体因晶胞中含有多种不同的金属原子，导致晶胞具有较高的晶格畸变，从而使所制备的陶瓷材料表现出了优异的低热导性能，有望应用于热障涂层领域。此外，本发明方法还具有制备工艺简单、可操控性强、容易实现规模化等优点。
附图说明
图1为图1为实施例1制备的热障涂层用高熵陶瓷粉体的XRD图谱；
图2为实施例2制备的热障涂层用高熵陶瓷粉体的XRD图谱；
图3为实施例3制备的热障涂层用高熵陶瓷粉体的XRD图谱；
图4为实施例4以所合成的热障涂层用高熵陶瓷粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的断面SEM形貌与EDS图谱的对比图；
图5为实施例5以所合成的热障涂层用高熵陶瓷粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的热导率。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法：
将La2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径1μm，纯度99wt％)和ZrO2(粒径0.2μm，纯度99wt％)按摩尔比1:1:1:1:1:5(稀土元素的摩尔比为0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:1)进行配料。以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以560转/分钟的转速进行球磨混合8h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以1℃/min的速率升温，于1000℃条件下保温1h，制备高熵陶瓷粉体。
经分析：所制备高熵陶瓷粉体的XRD图谱如图1所示。可见，所制备的粉体为单相焦绿石结构的高熵粉体，且仅含有面心立方结构的(La0.2Nd0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2)2Zr2O7。
实施例2
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法：
将Y2O3、La2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径5μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.5μm，纯度99wt％)按摩尔比1:1:1:1:1:5(稀土元素的摩尔比为0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以500转/分钟的转速进行球磨混合16h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以10℃/min的速率升温，于1200℃条件下保温3h，制备高熵陶瓷粉体。
经分析：所制备高熵陶瓷粉体的XRD图谱如图2所示。可见，所制备的粉体为单相的焦绿石结构的高熵粉体(Y0.2La0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2)2Zr2O7。
实施例3
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法：
将Y2O3、La2O3、Nd2O3、Sm2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径10μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.8μm，纯度99wt％)按摩尔比1:1:1:1:1:5(稀土元素的摩尔比为0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以450转/分钟的转速进行球磨混合20h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以15℃/min的速率升温，于1500℃条件下保温8h，制备高熵陶瓷粉体。
经分析：所制备高熵陶瓷粉体的XRD图谱如图3所示。可见，所制备的粉体为单相的焦绿石结构的高熵粉体(Y0.2La0.2Nd0.2Sm0.2Gd0.2)2Zr2O7。
实施例4
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将Y2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径5μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.2μm，纯度99wt％)按摩尔比1:1:1:1:1:5(稀土元素的摩尔比为0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以560转/分钟的转速进行球磨混合10h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以5℃/min的速率升温，于1000℃条件下保温1h，制备高熵陶瓷粉体(Y0.2Nd0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2)2Zr2O7。
将所得的高熵陶瓷粉体在200MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1500℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结3h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的致密度达80％，其断面的SEM形貌及相关EDS元素分布情况如图4所示。可见，所制备的材料为元素分布均匀的高熵陶瓷材料，平均晶粒尺寸约为1.5μm。
实施例5
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将Y2O3、La2O3、Nd2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径8μm，纯度99.9wt％)和ZrO2粉末(粒径0.2μm，纯度99wt％)按摩尔比1:1:1:1:1:5(0.2:0.2:0.2:0.2:0.2:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以500转/分钟的转速进行球磨混合10h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以5℃/min的速率升温，于1000℃条件下保温1h，制备高熵陶瓷粉体(Y0.2La0.2Nd0.2Eu0.2Gd0.2)2Zr2O7。
将所得的高熵陶瓷粉体在200MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1500℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结8h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的热导率图谱如图5所示。可见，所得材料在1200℃时的热导率为0.85W·m–1·K–1，显著低于单组份La2Zr2O7的在该温度下的热导率1.3W·m–1·K–1。
实施例6
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将Y2O3、La2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3的原始粉末(粒径6μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径1.0μm，纯度99wt％)按摩尔比3:2:2:2:1:10(稀土元素的摩尔比为0.3:0.2:0.2:0.2:0.1:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以480转/分钟的转速进行球磨混合24h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以20℃/min的速率升温，于1700℃条件下保温5h，制备高熵陶瓷粉体。
将所得的高熵陶瓷粉体在250MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1600℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结3h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的热导率在1200℃时的热导率为0.91W·m–1·K–1。
实施例7
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将Y2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径4μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.2μm，纯度99wt％)按摩尔比6:4:4:3:3:20(稀土元素的摩尔比为0.3:0.2:0.2:0.15:0.15:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以500转/分钟的转速进行球磨混合16h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以15℃/min的速率升温，于1650℃条件下保温6h，制备高熵陶瓷粉体。
将所得的高熵陶瓷粉体在220MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1550℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结5h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的热导率在1200℃时的热导率为0.88W·m–1·K–1。
实施例8
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将La2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径5μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.5μm，纯度99wt％)按摩尔比6:6:3:3:2:20(稀土元素的摩尔比为0.3:0.3:0.15:0.15:0.1:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以480转/分钟的转速进行球磨混合24h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以10℃/min的速率升温，于1600℃条件下保温10h，制备高熵陶瓷粉体。
将所得的高熵陶瓷粉体在250MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1650℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结3h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的热导率在1200℃时的热导率为0.98W·m–1·K–1。
实施例9
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3的原始粉末(粒径5μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.5μm，纯度99wt％)按摩尔比6:3:6:3:2:20(稀土元素的摩尔比为0.3:0.15:0.3:0.15:0.1:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以480转/分钟的转速进行球磨混合24h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以15℃/min的速率升温，于1500℃条件下保温10h，制备高熵陶瓷粉体。
将所得的高熵陶瓷粉体在210MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1700℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结3h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的热导率在1200℃时的热导率为1.0W·m–1·K–1。
实施例10
一种热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法及以该粉体为原料制备的高熵陶瓷材料的方法：
将Y2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3的原始粉末(粒径5μm，纯度99wt％)和ZrO2粉末(粒径0.5μm，纯度99wt％)按摩尔比3:2:2:2:1:10(稀土元素的摩尔比为0.3:0.2:0.2:0.2:0.1:1)进行配料，以乙醇为介质、ZrO2球为磨球，在行星球磨机上以480转/分钟的转速进行球磨混合24h，在经旋转蒸发得到干燥的成分均匀的混合粉末；将所得的成分均匀的混合粉体装入氧化铝坩埚，然后置于马弗炉内，在空气气氛中，以10℃/min的速率升温，于1600℃条件下保温10h，制备高熵陶瓷粉体。
将所得的高熵陶瓷粉体在200MPa下等静压成型为一定形状后，装入氧化铝坩埚，并一同置于马弗炉内，于1600℃的烧结条件下，在空气气氛中，烧结5h，制得高熵陶瓷材料。
经分析：所制备高熵陶瓷材料的热导率在1200℃时的热导率为0.93W·m–1·K–1。

Claims (4)

1.一种热障涂层用高熵陶瓷粉体，其特征在于，所述陶瓷粉体具有焦绿石结构，化学式为RE2Zr2O7，其中RE为稀土元素Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu和Gd中的任意5种不同的金属元素，各RE元素的摩尔数与所有RE元素总摩尔数的百分比为20%；
所述热障涂层用高熵陶瓷粉体的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）：按照摩尔比1:2的比例分别称取稀土氧化物RE2O3粉体及ZrO2粉体；其中，稀土氧化物RE2O3粉体为Y2O3、La2O3、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3中的任意5种；所述稀土氧化物RE2O3粉体的粒径为1~10µm，质量纯度≥99%；ZrO2粉体的粒径为0.2~1µm，质量纯度≥99%；
步骤2）：将RE2O3粉体与ZrO2粉体混合；
步骤3）：将所得的混合粉体装入氧化铝坩埚，并置于马弗炉内，于1000~1700℃的加热条件下，在空气气氛中，加热1~10h，制得高熵陶瓷粉体。
2.如权利要求1所述的热障涂层用高熵陶瓷粉体，其特征在于，所述陶瓷粉体在300~1200℃温度范围内的热导率低于1W·m–1·K–1。
3.如权利要求1所述的热障涂层用高熵陶瓷粉体，其特征在于，所述步骤2）中的混合方式为湿法行星球磨，球磨介质为乙醇或丙酮，磨球材质为ZrO2，具体步骤为：采用湿法行星球磨工艺，在400~580转/分钟的转速下，将所称取的原料粉体球磨混合8~24h，再利用旋转蒸发仪将所得料浆烘干，得到干燥的混合粉体。
4.如权利要求1所述的热障涂层用高熵陶瓷粉体，其特征在于，所述步骤3）中马弗炉的升温速率为1~20℃/min。
CN201910410275.5A 2019-05-17 2019-05-17 热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法 Active CN110272278B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910410275.5A CN110272278B (zh) 2019-05-17 2019-05-17 热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910410275.5A CN110272278B (zh) 2019-05-17 2019-05-17 热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110272278A CN110272278A (zh) 2019-09-24
CN110272278B true CN110272278B (zh) 2021-11-05

Family

ID=67959940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910410275.5A Active CN110272278B (zh) 2019-05-17 2019-05-17 热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110272278B (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110776310B (zh) * 2019-11-06 2021-09-28 常州大学 一种离子补偿混合物共沉淀制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法
CN110668811B (zh) * 2019-11-18 2021-12-24 郑州大学 一种高熵锆酸盐陶瓷及其制备方法
CN111362683B (zh) * 2020-03-10 2022-03-29 南昌航空大学 一种六元尖晶石型铁钴铬锰镁镍系高熵氧化物及其粉体制备方法
CN111303581B (zh) * 2020-03-12 2021-03-16 中国科学院化学研究所 一种含稀土的碳化物高熵陶瓷前驱体及高熵陶瓷及制备方法
CN111533557B (zh) * 2020-03-27 2021-11-09 东华大学 一种焦绿石型高熵氧化物固化体及其制备方法
CN113754422B (zh) * 2020-06-01 2023-08-29 厦门稀土材料研究所 一种多孔高熵铁酸稀土陶瓷材料及其制备方法与应用
CN111809094B (zh) * 2020-06-03 2021-12-14 上海理工大学 一种耐高温氧化的高熵合金、热障涂层及热障涂层的制备方法
CN113929453B (zh) * 2020-07-14 2023-07-14 厦门稀土材料研究所 一种稀土基隔热多孔高熵陶瓷及其制备方法
CN111908922A (zh) * 2020-08-06 2020-11-10 西北工业大学 一种低温合成稀土铪酸盐高熵陶瓷粉体及制备方法
CN111892400A (zh) * 2020-08-18 2020-11-06 新沂市锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 一种高透过率高熵透明陶瓷及其制备方法
CN114105672B (zh) * 2020-08-31 2023-04-18 厦门稀土材料研究所 一种锆钽复合稀土基多孔高熵陶瓷及其制备方法
CN112408984B (zh) * 2020-10-29 2022-10-28 航天材料及工艺研究所 一种耐高温近红外吸收高熵陶瓷及其制备方法
CN114804875A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 厦门稀土材料研究所 一种铈锆复合稀土基高熵陶瓷材料及其制备方法
CN113089135B (zh) * 2021-04-08 2022-08-09 齐鲁工业大学 一种高熵锆酸盐无机纤维及其制备方法
CN113403580A (zh) * 2021-05-14 2021-09-17 中国航发北京航空材料研究院 一种钆钐锆氧热障涂层材料及涂层的制备方法
CN114149260B (zh) * 2021-12-14 2023-01-03 内蒙古工业大学 一种低热导率高熵陶瓷热障涂层材料
CN114163232B (zh) * 2021-12-14 2023-03-14 内蒙古工业大学 一种单晶高熵陶瓷粉体及其制备方法
CN114725365B (zh) * 2022-04-02 2024-03-15 常州大学 一种b位中熵焦绿石结构氧化物电池负极材料及其制备方法
CN114672756B (zh) * 2022-04-02 2023-11-17 华东理工大学 一种高熵超高温氧化锆基热障涂层材料及其制备方法和应用、氧化锆基热障涂层
CN114605173B (zh) * 2022-04-18 2023-02-03 中南大学 一种耐烧蚀抗热震的硅酸锆-高铝玻璃/htbs高熵陶瓷涂层及其制备方法和应用
CN114956820A (zh) * 2022-05-31 2022-08-30 西北工业大学 一种稀土复合氧化物多孔高熵陶瓷及其制备方法和应用
CN115093218B (zh) * 2022-07-20 2023-08-15 内蒙古科技大学 一种锆酸盐陶瓷材料及其制备方法和应用
CN115124339B (zh) * 2022-07-29 2023-09-26 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 多元素高熵掺杂氧化锆基陶瓷材料及其制备方法和应用
CN115161595B (zh) * 2022-07-29 2024-01-12 中国航发北京航空材料研究院 一种镧钆钐基高熵热障涂层及其制备方法
CN115925417B (zh) * 2022-10-24 2024-02-20 南京航空航天大学 一种低热导抗cmas腐蚀高熵锆酸盐陶瓷材料及其制备方法与应用
CN115894027A (zh) * 2022-12-12 2023-04-04 广东省科学院新材料研究所 基于锆酸钆的高熵陶瓷热障涂层粉体及其制备方法和应用
CN116377372A (zh) * 2023-03-30 2023-07-04 广东省科学院新材料研究所 一种高熵陶瓷热障涂层及其制备方法
CN116789442A (zh) * 2023-05-30 2023-09-22 西安交通大学 高熵二硅酸盐纳米颗粒/非晶二氧化硅@碳化硅纳米线复合气凝胶及其制备方法和应用
CN117229054A (zh) * 2023-08-03 2023-12-15 广东省科学院新材料研究所 一种等离子喷涂物理气相沉积用抗烧结高熵陶瓷热障涂层粉体材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101009148A (zh) * 2007-01-26 2007-08-01 天津大学 复合掺杂锆酸镧质子导体材料及其制备方法
CN103208586A (zh) * 2012-01-11 2013-07-17 上海恒云能源科技有限公司 一种低成本制备双轴织构氧化物缓冲层的方法
CN106588004A (zh) * 2016-12-08 2017-04-26 中国建筑材料科学研究总院 一种纯相稀土锆酸盐纳米材料及其制备方法
CN108033788A (zh) * 2017-12-11 2018-05-15 内蒙古科技大学 锆酸钆基陶瓷材料的制备方法、等离子喷涂用锆酸钆基陶瓷造粒粉及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3852098A (en) * 1972-12-15 1974-12-03 Ppg Industries Inc Method for increasing rate of coating using vaporized reactants
DE10204860A1 (de) * 2002-02-06 2003-08-14 Man Technologie Gmbh Faserverbundkeramik mit hoher Wärmeleitfähigkeit
JP4768427B2 (ja) * 2005-12-12 2011-09-07 株式会社東芝 半導体記憶装置
CN106064944A (zh) * 2016-05-30 2016-11-02 西北工业大学 锆酸铅钡薄膜的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101009148A (zh) * 2007-01-26 2007-08-01 天津大学 复合掺杂锆酸镧质子导体材料及其制备方法
CN103208586A (zh) * 2012-01-11 2013-07-17 上海恒云能源科技有限公司 一种低成本制备双轴织构氧化物缓冲层的方法
CN106588004A (zh) * 2016-12-08 2017-04-26 中国建筑材料科学研究总院 一种纯相稀土锆酸盐纳米材料及其制备方法
CN108033788A (zh) * 2017-12-11 2018-05-15 内蒙古科技大学 锆酸钆基陶瓷材料的制备方法、等离子喷涂用锆酸钆基陶瓷造粒粉及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-entropy environmental barrier coating for the ceramic matrix composites;Yu Dong;《Journal of the European Ceramic Society》;20190212;Introduction、Conclusions *
R2Zr2O7型稀土锆酸盐热障涂层的组织结构及CMAS腐蚀行为;张维亨;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20140615;摘要第1-2段、第14页表2-1、第2段，第15页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110272278A (zh) 2019-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110272278B (zh) 热障涂层用高熵陶瓷粉体及其制备方法
Chen et al. High entropy (Yb0. 25Y0. 25Lu0. 25Er0. 25) 2SiO5 with strong anisotropy in thermal expansion
Zhao et al. High-entropy (Y0. 2Nd0. 2Sm0. 2Eu0. 2Er0. 2) AlO3: A promising thermal/environmental barrier material for oxide/oxide composites
JP7412019B2 (ja) 低融点酸化物による腐食を防止する希土類タンタル酸塩セラミックス及びその製造方法
CN113023776B (zh) 一种热障涂层用萤石结构高熵氧化物粉体及其制备方法
CN109608203B (zh) 高熵二硅化物及其制备方法
CN110002871B (zh) 一种两相稀土钽酸盐陶瓷及其制备方法
CN114436656B (zh) 一种具有低热导率和高热稳定性的高熵硅酸盐陶瓷及其制备方法与应用
CN110606740A (zh) 高熵稀土铪酸盐陶瓷材料及其制备方法
CN113105237B (zh) 一种ab2o6型钽酸盐陶瓷及其制备方法
CN114230339B (zh) 一种稀土钽酸盐高熵陶瓷材料及其制备方法和应用
CN114478005B (zh) 一种四方相热障涂层材料及其制备方法
CN112250440B (zh) 一种固相法制备低热导高温热障陶瓷CaWTa2O9的方法
CN111825452B (zh) 一种低热导高熵铝酸盐陶瓷及其制备方法
CN103864419B (zh) 一种高致密锆酸钡陶瓷的制备方法
CN114920559A (zh) 一种热障涂层用高熵氧化物粉末材料及其制备方法和应用
CN114956818A (zh) 一种低热导率高熵铈酸盐陶瓷材料及其制备方法
CN115403382B (zh) 一种热障涂层用高熵钇酸盐陶瓷材料及其制备方法和应用
CN112062556B (zh) 一种锆酸钙-锆酸锶-锆酸钡固溶体陶瓷材料及其制备方法
CN110627495B (zh) 一种低热导高熵铝酸盐陶瓷及其制备方法
CN114874006B (zh) 一种高熵复合陶瓷及其制备方法
CN115010491B (zh) 一种高熵稀土钽酸盐陶瓷材料及其制备方法
CN114853473B (zh) 一种耐高温cmas腐蚀的稀土硅酸盐陶瓷与制备方法
CN114195515A (zh) 一种氧化物颗粒优化钽酸镍陶瓷材料及其应用
CN112979310B (zh) 一种低热导率、高断裂韧性航空航天热障材料及其制备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant