CN113121225A - 一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，涉及一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法。涉及的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法将氧化钽或氢氧化钽与氧化钇或碳酸钇混合，得到混合粉体；混合的方式为球磨混合，球磨混合的参数包括：球料质量比为4～12:1，公转速率100～500 rpm，自转速率100～600 rpm，时间1～24小时；将混合粉体置于电弧炉中进行电熔，原料在熔体中反应一段时间后随炉冷却得到YTaO4块体；再经粉碎和过筛，得到所述YTaO4陶瓷粉体。该法所制备的粉体不仅具有YTaO4本征特性，热物性优异；还具有纯度高、活性低、抗烧结等电熔材料的特点。

Description

一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法。
背景技术
要想使航空发动机获得更大的推重比，就必须提高发动机涡轮前的进口温度，因此对航空发动机燃烧室、涡轮叶片等热端部件的抗高温能力的要求相应提高；在基体合金表面涂覆热障涂层是有效提升其抗高温能力的途径之一；现在商用最为广泛的热障涂层材料主要为6％-8％的氧化钇稳定氧化锆，其使用温度较低(≤1250 ℃)，随着发动机和燃气轮机高推重比，高出口温度的未来发展需要，传统的钇稳定氧化锆涂层材料已经不能满足应用的需要。为寻找新型耐更高温度的热障涂层材料，国内外学者做出了许多工作。目前为止，可以在该领域成功应用的新型热障涂层材料尚无报道。
昆明理工大学冯晶教授课题组制备出YTaO4高温陶瓷材料，其热学和力学性质方面进行了系统的研究，该材料具有热导率低，断裂韧性好，热膨胀系数高，耐高温，1400 ℃以下无相变，能隔绝氧气防止粘结层氧等优异的性，预测该材料望作为新一代热障涂层材料；但现在的YTaO4粉体的制备方法多为固相反应和化学合成法，反应温度低，所得到的粉体活性较大；作为热障涂层材料试用时，YTaO4容易因为烧结而失效；开发一种抗烧结性好的YTaO4粉体制备方法，对于推动其在热障涂层领域应用意义重大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，将氧化钽或氢氧化钽与氧化钇或碳酸钇混合，得到混合粉体；混合的方式为球磨混合，球磨混合的参数包括：球料质量比为4～12:1，公转速率100～500 rpm，自转速率100～600 rpm，时间1～24小时；将混合粉体置于电弧炉中进行电熔，原料在熔体中反应一段时间后随炉冷却得到YTaO4块体；再经粉碎和过筛，得到所述YTaO4陶瓷粉体。
所述氧化钽或氢氧化钽与氧化钇（或碳酸钇）的混合粉体中Ta和Y摩尔比为1:1。
所述氧化钽或氢氧化钽、氧化钇或碳酸钇的粒径不大于150目。
所述球磨混合的参数包括：球料质量比为6～10: 1，公转速率200～400 rpm，自转速率200～500 rpm，时间3～16小时。
所述电熔过程中电压控制在210-250V，保温2-4h，熔融温度大于2000 ℃，然后随炉冷却。
所述粉碎的方式为研磨加气流磨。
本发明提出的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，本发明电熔的方法制备出的YTaO4粉体化学具有纯度高、活性低、抗烧结性好等特点，有望解决的YTaO4热障涂层因为服役过程中烧结开裂的问题，推动新一代备YTaO4热障涂层的应用与推广，且本发明方法生产效率高、工艺简单、适合大规模工业生产的特点。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：
称量225.8 g Y2O3和441.8 g Ta2O5粉体，倒入氧化锆球磨罐中，添加3300 g氧化锆球磨子球磨混合4 h，冷却后得到混合均匀的粉体。其中，球磨的公转速率为300 rpm，自转速率为300 rpm。将混合粉体装入将混合料于电弧炉中进行电熔，电压控制在240 V，熔化温度为2300 ℃，保温2 h，随炉冷却后将其研磨、过筛得到 YTaO4陶瓷粉体。
实施例2：
称量357.8 gY2 (CO3)3和441.8 g Ta2O5粉体，倒入氧化锆球磨罐中，添加4000 g氧化锆球磨子球磨混合6 h，冷却后得到混合均匀的粉体。其中，球磨的公转速率为300 rpm，自转速率为300 rpm。将混合粉体装入将混合料于电弧炉中进行电熔，电压控制在220 V，熔化温度为2200 ℃，保温3 h，随炉冷却后将其研磨、过筛得到 YTaO4陶瓷粉体。
实施例3：
称量357.8 gY2 (CO3)3和532 g Ta(OH)5粉体，倒入氧化锆球磨罐中，添加4500 g氧化锆球磨子球磨混合6 h，冷却后得到混合均匀的粉体。其中，球磨的公转速率为300rpm，自转速率为300 rpm。将混合粉体装入将混合料于电弧炉中进行电熔，电压控制在250V，熔化温度为2400 ℃，保温2.5 h，随炉冷却后将其研磨、过筛得到 YTaO4陶瓷粉体。
实施例4：
称量225.8 g Y2O3和532 g Ta(OH)5粉体，倒入氧化锆球磨罐中，添加3800 g氧化锆球磨子球磨混合5 h，冷却后得到混合均匀的粉体。其中，球磨的公转速率为300 rpm，自转速率为300 rpm。将混合粉体装入将混合料于电弧炉中进行电熔，电压控制在230 V，熔化温度为2300 ℃，保温3 h，随炉冷却后将其研磨、过筛得到 YTaO4陶瓷粉体。

Claims (6)

1.一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：将氧化钽或氢氧化钽与氧化钇或碳酸钇混合，得到混合粉体；混合的方式为球磨混合，球磨混合的参数包括：球料质量比为4～12: 1，公转速率100～500 rpm，自转速率100～600 rpm，时间1～24小时；将混合粉体置于电弧炉中进行电熔，原料在熔体中反应一段时间后随炉冷却得到YTaO4块体；再经粉碎和过筛，得到所述YTaO4陶瓷粉体。
2.如权利要求1所述的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：所述氧化钽或氢氧化钽与氧化钇（或碳酸钇）的混合粉体中Ta和Y摩尔比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：所述氧化钽或氢氧化钽、氧化钇或碳酸钇的粒径不大于150目。
4.如权利要求1所述的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：所述球磨混合的参数包括：球料质量比为6～10: 1，公转速率200～400 rpm，自转速率200～500 rpm，时间3～16小时。
5.如权利要求1所述的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：所述电熔过程中电压控制在210-250V，保温2-4h，熔融温度大于2000 ℃，然后随炉冷却。
6.如权利要求1所述的一种抗烧结YTaO4陶瓷粉体的制备方法，其特征在于：所述粉碎的方式为研磨加气流磨。
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