[发明专利]一种多相稀土锆酸盐材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多相稀土锆酸盐材料及其制备方法和应用，所述多相稀土锆酸盐材料具有以下化学组成：(Gdsubgt;0.3/subgt;Lasubgt;0.1/subgt;Ysubgt;0.6/subgt;)subgt;2/subgt;(Zrsubgt;x/subgt;Cesubgt;1‑x/subgt;)subgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;，其中，0.7≤x1。与其它三元稀土锆酸盐材料相比，本发明所提供的稀土锆酸盐材料的热导率较低，平均热导率为1.05W·msupgt;‑1/supgt;·Ksupgt;‑1/supgt;，可以提高涂层的隔热效果。

技术领域

本发明涉及高温热防护材料合成技术领域，更具体地，涉及一种多相稀土锆酸盐材料及其制备方法。

背景技术

随着现代航天技术的发展，超燃冲压发动机普遍采用了与机身一体化设计，通过减少了尺寸及重量，获得较高的推重比。当推重比达到12-15时，进气口温度急剧升高，热端部件热面温度达到1400℃以上，这给发动机的热防护带来了新挑战。

目前，广泛采用在热端部件表面沉积以氧化钇部分稳定的氧化锆ZrO₂-（6～8wt%）Y₂O₃为主的陶瓷涂层进行热防护。该种热防护涂层的使用温度被限制在1200～1300℃以下，当涂层表面温度超温时，少量的玻璃相及碱土金属在YSZ晶界处偏析，Y₂O₃加速扩散导致相变失稳与快速烧结，导致涂层起皮、开裂乃至脱落，难以满足热防护需求。针对现有YSZ材料存在的问题与不足，国内外学者主要从改进YSZ材料体系和研发新型替代材料两个方面进行研究。

Ln₂Zr₂O₇（Ln=La、Gd、Y、Sm、Yb）是一种稀土锆酸盐，该种锆酸盐具有较低的热导率和良好的高温相结构稳定性（最高可达2300℃）。有现有技术报道了多种元素掺杂的稀土锆酸盐，解决了热膨胀系数在低温下存在剧烈波动的问题。又有现有技术提供了一种纯相稀土锆酸盐纳米材料及其制备方法，制备的材料具有热膨胀系数高、高温相结构稳定等优点，但是也存在工艺过程较为复杂，生产周期较长，成本较高等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多相稀土锆酸盐材料及其制备方法，可在满足材料性能要求的同时，弥补制备工艺上的不足，满足实际需求。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种多相稀土锆酸盐材料，所述多相稀土锆酸盐材料具有以下化学组成：(Gd_0.3La_0.1Y_0.6)₂(Zr_xCe_1-x)₂O₇，其中，0.7≤x1。

优选的，前述的多相稀土锆酸盐材料中，其中0.7≤x≤0.9。

优选的，前述的多相稀土锆酸盐材料中，其中所述多相稀土锆酸盐材料由t相和c相组成，其为团聚体粉末，呈球形，粒度范围为10~100μm。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种多相稀土锆酸盐材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将氧化钆（Gd₂O₃）、氧化镧（La₂O₃）、氧化钇（Y₂O₃）、氧化锆（ZrO₂）及氧化铈（CeO₂）分别进行中温烘干，按照0.15:0.05:0.3:x:(1-x)的摩尔比混合，形成混合的稀土氧化物；

2）将步骤1）得到的混合的稀土氧化物中加入氧化锆烧结球，球磨，经充分破碎、混合后形成混合粉末；