[发明专利]一种高温隔热高熵氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温隔热高熵氧化物及其制备方法，该高温隔热高熵氧化物结构为立方萤石相，化学式为Hf_(0.15‑0.3)Zr_(0.15‑0.3)Ce_(0.15‑0.3)Y_(0.05‑0.3)Al_(0.05‑0.3)O_2‑δ，该氧化物的制备方法包括以下步骤：(1)制备前驱体溶胶；(2)将前驱体溶胶烘干、研磨，得到前驱体凝胶粉；(3)将前驱体凝胶粉在900℃～1600℃保温1h～124h，制备出高温隔热高熵氧化物Hf_(0.15‑0.3)Zr_(0.15‑0.3)Ce_(0.15‑0.3)Y_(0.05‑0.3)Al_(0.05‑0.3)O_2‑δ粉体；该高熵氧化物具有稳定的Al‑O键，材料的高温稳定性好，采用溶胶凝胶法制备出的粉体均匀性较高，比表面积较高，制备的Hf_(0.15‑0.3)Zr_(0.15‑0.3)Ce_(0.15‑0.3)Y_(0.05‑0.3)Al_(0.05‑0.3)O_2‑δ粉体高温稳定性好，能够作为优异的高温隔热涂层。

技术领域

本发明涉及一种高熵氧化物及其制备方法，更具体地，涉及一种高温隔热高熵氧化物及其制备方法。

背景技术

热障涂层广泛应用于重型燃气轮机及航空发动机等的热端部件，现有热障涂层材料多为氧化钇稳定氧化锆(掺杂YSZ)、稀土掺杂锆酸盐和磷酸盐等。随着重型燃气轮机和航空发动机的不断发展，其热端部件面临日益苛刻的服役环境，对热障涂层材料的热导率、高温热稳定性和热机械性能等提出了更高要求。高熵陶瓷材料具有更低的热导率，因此引起了众多的关注，文献From high-entropy ceramics to compositionally-complexceramics:A case study of fluorite oxides和High-entropy fluorite oxides记载了利用氧化物获得一系列萤石型结构的高熵陶瓷粉末。然而，现有萤石型高熵陶瓷氧化物广泛采用稀有元素，材料的长期高温稳定性未见报导。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种含铝高温热稳定性好、相稳定性好、隔热性能好的高温隔热高熵氧化物，本发明的另一目的是提供该高熵氧化物的制备方法。

技术方案：本发明所述的高温隔热高熵氧化物，氧化物化学式为Hf_(0.15-0.3)Zr_(0.15-0.3)Ce_(0.15-0.3)Y_(0.05-0.3)Al_(0.05-0.3)O_2-δ，晶体结构为单一立方萤石相，组成元素均匀分布。

本发明所述的高温隔热高熵氧化物的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备前驱体：先将酒精与四氯化铪、八水氧氯化锆、六水硝酸铈、六水硝酸钇和铝源混合并搅拌均匀，加入有机酸抑制金属盐水解，再加入适量较大粘度的有机物防止聚沉，搅拌加热至澄清，形成溶胶前驱体溶胶；

(2)将前驱体溶胶烘干、研磨，得到前驱体凝胶粉；

(3)将前驱体凝胶粉在900℃～1600℃保温1h～124h，制备出高温隔热高熵氧化物Hf_(0.15-0.3)Zr_(0.15-0.3)Ce_(0.15-0.3)Y_(0.05-0.3)Al_(0.05-0.3)O_2-δ粉体。