稀土Dy和Ce共掺杂La2Zr2O7新型热障涂层用陶瓷材料

用化学沉淀法制备了稀土Dy和Ce共掺杂La_2Zr_2O_7新型热障涂层用陶瓷粉末La_(1.7)Dy_(0.3)(Zr_(0.8)CeZr_(0.2))_2- O_7(LDCZ).通过X射线衍射、扫描电镜、高温膨胀仪、DSC和激光热导仪对粉末相结构、不同煅烧温度下的相组成、微观结构、高温相稳定性、热膨胀系数和导热系数进行了分析.结果表明,稀土共掺杂的La_(1.7)Dy_(0.3)(Zr_(0.8)CeZr_(0.2))_2O_7保持了烧绿石结构,120℃时粉末为无定形的混合氧化物,900℃时转化为复合氧化物,1200℃时转变为单一的烧绿石相;高温下LDCZ无明显相变;添加Dy和Ce不仅可提高锆酸镧的热膨胀系数,使其高于8YSZ的热膨胀系数,并可使其导热系数较La_2Zr_2O_7降低25%以上,达到1.28～1.07W/m·K.

Yb^(3+)、Er^(3+)共掺杂Sm_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷导热性能研究

为探究在Sm_(2)Zr_(2)O_(7)中A位掺杂Yb^(3+)和Er^(3+)对其导热性能的影响,采用固相合成法制备(Sm1-x-yYbxEry)_(2)Zr_(2)O_(7)(x=0.05,0.1;y=0,0.1)陶瓷材料,并对其物相结构及热物理性能测试。研究发现,改性后的(Sm1-x-yYbxEry)_(2)Zr_(2)O_(7)陶瓷材料为立方烧绿石结构。由于质量差和半径差的变化,声子散射增强,平均自由程减小,热导率降低,在600℃下,(Sm0.85Yb0.05Er0.1)_(2)Zr_(2)O_(7)的热导率为1.3 W/(m·K),Yb^(3+)和Er^(3+)的共掺杂可有效降低陶瓷材料的热扩散系数及热导率(RT~1000℃),可作为热障涂层候选材料。

ZrO_2基热障涂层陶瓷材料研究进展

由于ZrO2基陶瓷材料在热障涂层上的广泛应用,本文综述了氧化物(一元、二元、多元)稳定ZrO2、MZrO3化合物及Ln2Zr2O7化合物的研究情况。结果指出氧化物稳定ZrO2在热障涂层上的应用空间已十分有限,随着航空发动机技术的发展,化学式为A32+B24+O7焦绿石结构的陶瓷材料有望替代YSZ,根据声子导热理论和晶体化学原理,用稀土元素离子对A32+B24+O7型陶瓷材料进行掺杂进一步降低其热导率,将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间。该机理对MZrO3同样适用。

溶胶-凝胶法制备A1_2O_3·ZrO_2复合陶瓷涂层研究

用溶胶 凝胶 (Sol-gel)法以Al(NO3) 3·9H2 O ,ZrOCl2 ·8H2 O为原料 ,乙醇为溶剂 ,在不锈钢表面制备了xAl2 O3·yZrO2 复合陶瓷涂层。研究了基材氧化预处理、溶液纽成、添加剂等对陶瓷涂层组成、性能的影响。结果表明 :基材氧化预处理能大大改善涂层与基材的结合强度 :涂有xAl2 O3·yZrO2

阴极气膜微弧放电沉积ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层

采用阴极气膜微弧放电沉积制备ZrO2 Y2 O3陶瓷涂层 ,利用水溶液中阴极气膜放电产生的等离子体的能量 ,使在阴极表面形成的沉积物直接烧结为陶瓷涂层。研究了沉积涂层的影响因素和涂层形貌及结构。SEM ,EDS和XRD分析结果表明 ,获得的ZrO2 Y2 O3陶瓷涂层表面光滑、与基体结合致密、成分和相结构均匀 ,是一种由Y2 O3部分稳定的ZrO2 陶瓷涂层。通过测试阴极气膜放电过程中电流随时间的变化以及电位在两电极间分布 。

ZrO_2基纳米陶瓷涂层冷喷涂制备技术研究

采用冷喷涂技术制备了CoNiCrAlY过渡层及厚度约40μm的YSZ涂层,通过SEM、XRD、TEM观察了冷喷涂层的显微结构、物相组成、YSZ涂层及CoNiCrAlY过渡层的界面形貌及晶粒取向,通过金相显微镜、电子万能试验机测试了YSZ涂层的孔隙率、结合强度。研究发现,冷喷涂技术制备的热障涂层为明显的颗粒状结构,孔隙率仅约1.8%,远低于等离子喷涂相同材质涂层的孔隙率(约12.5%)。在冷喷涂高应变速率条件下,YSZ涂层与CoNiCrAlY过渡层界面实现了冶金结合,涂层界面比较稳定,结合强度达40 MPa。

热障涂层用氧化物稳定的ZrO2陶瓷材料研究现状

综述了氧化物稳定的热障涂层用ZrO2陶瓷的研究情况。指出氧化物稳定的ZrO2陶瓷材料主要适用于在1000℃左右工作的热障涂层,而不易用作新型高温热障涂层表面陶瓷层材料。随着航空发动机技术的发展,化学式为A3+2B4+2O7焦绿石结构的陶瓷材料有望替代氧化物稳定的ZrO2陶瓷,根据声子导热理论和晶体化学原理,选用合适的氧化物对A3+2B4+2O7型陶瓷材料进行掺杂进一步降低其热导率并改善热膨胀系数,将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间。

稀土氧化物复合ZrO_2陶瓷的制备及应用研究进展

稀土氧化物可作为稳定剂、烧结助剂、掺杂改性剂加入到ZrO2陶瓷材料中,能极大地提高和改善陶瓷材料的强度、韧性,降低其烧结温度,减少生产成本.文中简要综述了稀土氧化物ZrO2陶瓷材料的制备及应用研究状况,包括Y2O3复合ZrO2陶瓷粉体、富铈稀土氧化物复合ZrO2陶瓷粉末、Nd2O3复合ZrO2陶瓷材料、Pr2O3\Pr6O11复合ZrO2陶瓷、La2O3复合ZrO2陶瓷、Yb2O3复合ZrO2陶瓷、Sm2O3复合ZrO2陶瓷材料及氧化锆中掺杂多种稀土氧化物陶瓷粉体的制备和应用,分析讨论了一些需要解决的问题,并展望了稀土复合ZrO2陶瓷制备技术及未来研究发展趋势.

等离子喷涂纳米结构ZrO_2陶瓷涂层的工艺研究

研究工艺参数对等离子喷涂纳米结构ZrO2陶瓷涂层微观组织和力学性能的影响,采用三因素三水平正交试验法对喷涂电压、电流和主气流速三个主要参数进行了优化设计。采用定量金相分析法分析了涂层未熔化区域的大小,并测定了涂层的结合强度、裂纹扩展抗力和磨损性能。结果表明,制备纳米结构ZrO2陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流540A,电流63V,主气流量45L/min。

溶胶-凝胶工艺ZrO_2涂层工程陶瓷的界面结合机制

采用无机盐先驱体 ,溶胶 -凝胶工艺在SG4工程陶瓷基体上成功制备了ZrO2 涂层。扫描电子显微镜、X射线衍射、二次离子质谱分析表明 :涂层完整 ,晶粒均匀 ,主要成份为t ZrO2 ;涂层与基体结合紧密 。

ZrO_2·Al_2O_3陶瓷涂层耐蚀性能研究

用溶胶 凝胶 (sol gel)法在不锈钢表面制备xZrO2 ·yAl2 O3陶瓷涂层。用X射线衍射 (XRD)和扫描电子显微镜能谱仪分析了涂层组成与结构 ;用金相显微镜观测了涂层的孔隙率 ;用浸泡法和高温抗氧化性试验研究了涂层的耐腐蚀性能。结果表明 :xZrO2 ·yAl2 O3涂层随二组分含量的趋近 ,结构从晶态转变成微晶与玻璃态混合组成 ,直至完全的玻璃化 ,涂层致密度提高 。

掺杂方式对纳米(Ce-Zr-Pr)O_2/γ-Al_2O_3陶瓷载体涂层性能的影响

采用在拟薄水铝石溶胶中分别掺杂纳米(Ce-Zr-Pr)O2固溶体粉末和前驱体溶胶的方式,制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层。并利用XRD、H2-TPR、BET和氧脉冲等手段研究掺杂方式对涂层的晶相结构、还原性能、比表面积和储氧性能的影响,由SEM照片观察涂层的表面形貌。结果表明,两种掺杂方式制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3涂层均具有较好的织构和储氧性能。其中前驱体溶胶掺杂方式制备涂层液的粒径小,分布范围窄,且涂层表面光滑均匀,比表面积和储氧性能较高。(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层负载的单Pd三效催化剂具有低的起燃温度和优异的三效催化转化活性。

ZrO_2掺杂对Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3陶瓷介电性能的影响

采用固相反应烧结法制备了ZrO2掺杂的Ba(Zn1/3Ta2/3)O3微波介质陶瓷,研究了陶瓷的烧结特性和介电性能。结果表明,ZrO2掺杂能有效降低Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷的烧结温度,改善陶瓷的微波介电性能。当x(ZrO2)=4%时,Ba(Zn1/3Ta2/3)O3陶瓷致密化烧结温度由纯相时的1 600℃降至1 300℃,同时陶瓷材料的微波介电性能达到最佳值,即介电常数εr=34.79,品质因数与频率的乘积Q×f=148 000(8GHz),谐振频率温度系数τf=0.3×10-6/℃。

等离子沉积ZrO_2-Y_2O_3陶瓷涂层与基体结合力的研究

研究了在利用高能脉冲等离子方法沉积的ZrO2 Y2 O3 陶瓷涂层和NiCoCrAlY合金层之间加入陶瓷梯度结合层的技术 ,进行了涂层的截面形貌分析。实验结果证明 ,在加入陶瓷梯度结合层之后 ,提高了NiCoCrAlY合金的抗高温氧化性能及与ZrO2 Y2 O3 ZrO2 陶瓷涂层的结合力。在实验的基础上提出了陶瓷涂层的物理模型。

ZrO_2掺杂对(Ba_(0.9)Ca_(0.1))TiO_3陶瓷性能的影响

采用新型溶胶凝胶制粉技术和传统陶瓷工艺相结合,对(Ba0.9Ca0.1)TiO3陶瓷进行ZrO2掺杂,对陶瓷晶相特征及铁电、介电、压电性能进行了研究。结果表明,ZrO2的加入对(Ba0.9Ca0.1)TiO3陶瓷的铁电性能略有改善,Curie峰前移和展宽,提高了介电常数ε和介电损耗tanδ,压电常数d33却降低了。当ZrO2掺杂量为0.14mol时,陶瓷的介电常数有最大值2559.43,介电损耗有最小值0.027,此时压电常数为35。

ZrO_2掺杂对(Ba_(0.9)Ca_(0.1))TiO_3陶瓷性能的影响

采用新型溶胶凝胶制粉技术和传统陶瓷工艺相结合,对(Ba0.9Ca0.1)TiO_3陶瓷进行ZrO_2掺杂,对陶瓷晶相特征及铁电、介电、压电性能进行了研究。结果表明,ZrO_2的加入对(Ba0.9Ca0.1)TiO3陶瓷的铁电性能略有改善,Curie峰前移和展宽,提高了介电常数ε和介电损耗tanδ,压电常数d33却降低了。当ZrO2掺杂量为0.14mol时,陶瓷的介电常数有最大值2559.43,介电损耗有最小值0.027,此时压电常数为35。

热障涂层用稳定ZrO_2基陶瓷材料研究现状

综述了氧化物稳定的热障涂层用ZrO2陶瓷的研究现状.氧化物稳定ZrO2陶瓷材料主要适用于在1000℃左右工作的热障涂层,而不宜用作新型高温热障涂层表面陶瓷层材料.随着航空发动机技术的发展,稀土铈酸盐陶瓷材料有望替代氧化物稳定的ZrO2陶瓷.根据声子导热理论和晶体化学原理,选用合适的氧化物对稀土铈酸盐陶瓷材料进行掺杂,可进一步降低其热导率并改善热膨胀系数,这将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间.

ZrO_2陶瓷-金属梯度热障涂层的显微结构特征

利用等离子喷涂技术制备了ZrO2陶瓷和NiCrAl金属的梯度热障涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子探针(EPMA)研究了涂层的显微结构和化学成分分布特征.实验发现:梯度过渡层的显微结构明显不同,以金属为主要组分的过渡层主要为层状结构,以陶瓷为主要组分的过渡层层状特征不明显;过渡层化学元素分布不均匀,其中Zr与Mg分布特征相同,Zr与Ni分布位置互补,Cr、Al主要以氧化物形式位于晶粒边界处.

ZrO_2掺杂AZO防静电陶瓷的制备

以AZO陶瓷为基体,采用传统的固相烧结技术制备了ZrO_2掺杂AZO防静电陶瓷,研究了不同烧结温度、ZrO_2掺杂量对AZO陶瓷的表面电阻率、相对密度、维氏硬度的影响。通过XRD测定陶瓷的物相结构,SEM观察陶瓷的断面形貌,表面电阻测试仪测量陶瓷的表面电阻,维氏显微硬度仪测量陶瓷的维氏硬度,阿基米德排水法测量陶瓷密度等方法对ZrO_2掺杂AZO陶瓷进行了分析表征。结果表明:当烧结温度为1450℃,ZrO_2的掺杂量为1wt%时,其综合性能最佳。此时陶瓷表面电阻率为10~5Ω·cm,相对密度达97.61%,维氏硬度为357.5 HV0.3,已达到防静电陶瓷性能要求。

多元掺杂ZrO2热障涂层的相稳定机制研究及性能调控

我校化学化工学院王进双博士2019年获批国家自然科学基金青年项目:多元掺杂ZrO2热障涂层的相稳定机制研究及性能调控,项目编号:51902279.近年来,开发具有高温相稳定性的铁弹体材料成为国内外关注研究的热点.目前,尽管国内外对非相变四方相(T'相)结构ZrO2体系的研究取得了一定的进展,但是还存在一些不足.例如,国内外对于T'相结构ZrO2体系的研究主要集中在热物理性能研究,而缺乏晶体结构缺陷对材料性能影响的系统研究.