Si/莫来石/Er_2SiO_5环境障涂层的高温氧化行为

采用化学气相沉积与等离子喷涂相结合的方法在SiC/SiC复合材料基体上制备了Si/莫来石/Er2Si O5环境障涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)与X射线衍射仪(XRD)分析其结构变化,通过氧化试验研究涂层在1350℃与1500℃下的高温氧化行为。结果表明:Si/莫来石/Er2Si O5环境障涂层可在1350℃长时间使用,在1500℃短时间使用。涂层在不同高温下的氧化失效机理不同。1350℃时,涂层氧化失效主要是由于涂层材料与基体材料热膨胀不匹配使涂层中产生了垂直于表面的裂纹,裂纹成为元素扩散通道,加速环境中O元素扩散至粘结层与基体并将其氧化,降低了涂层与基体之间的粘结强度,从而导致涂层脱落。1500℃时,涂层氧化失效主要是元素快速扩散、反应生成大量的气泡状玻璃态物质所致。

CMAS高温腐蚀硅酸铒材料的失效分析

目的研究CMAS在高温下对硅酸铒材料的腐蚀行为。方法通过固相反应合成高纯Er2SiO5和Er2Si2O7粉末,通过烧结获得Er2Si O5和Er2Si2O7块体。用35%Ca O-10%Mg O-7%Al2O3-48%SiO2(摩尔分数)的CMAS涂覆在烧结后的硅酸铒块体表面,将其在1300℃高温下进行不同时间的保温。利用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM),分析腐蚀产物的物相组成和腐蚀后块体材料的显微组织。结果在1300℃高温下,熔融态CMAS沿硅酸铒块体材料表面的微裂纹和孔隙渗入内部。宏观形貌表明,CMAS在很短时间内就完全渗入Er2Si O5块体内部,表面并未发现玻璃态的CMAS,而Er2Si2O7块体表面中心处却残留有缩聚的玻璃态CMAS。熔融CMAS与稀土铒硅酸盐反应,生成了柱状磷灰石相Ca2Er8(SiO4)6O2。CMAS熔化后,对Er2SiO5/Er2Si2O7有很好的润湿性,Er2SiO5/Er2Si2O7与熔化的CMAS紧密接触并发生溶解,Er和Si会进入到熔融的CMAS中,磷灰石相Ca2Er8(SiO4)6O2从CMAS熔融物中结晶出来。Er2Si2O7块体经CMAS渗透后,生成的磷灰石相比较致密,能有效阻止CMAS通过柱状晶间隙或者孔洞继续大量渗入,CMAS的渗透速率明显降低,渗透深度比同腐蚀时间下对Er2SiO5的要小。结论稀土铒双硅酸盐Er2Si2O7可以有效阻止CMAS渗入,表现出更好的CMAS腐蚀抗性。

共沉淀法制备Y_2SiO_5∶Er^(3+),Yb^(3+),Tm^(3+)及其上转换发光性能研究

采用化学共沉淀法制备了系列Y1.98-2xYb2xEr0.02SiO5(0.00≤x≤0.15)以及Y1.736Yb0.24Er0.02Tm0.004SiO5上转换发光材料,比较了室温下Y1.98-2xYb2xEr0.02SiO5(x=0.00,0.08)样品在400—1600nm范围内的吸收光谱,测量了所有样品在976nmOPO激光器激发下的上转换发射光谱,以及Er3+离子4S3/2(4F9/2)→4I15/2,Tm3+离子1G4→3H6荧光衰减曲线和不同激发功率下的上转换蓝光发射强度,从而分析讨论了Er3+,Tm3+在Y2SiO5中的上转换发光机理.研究结果表明:在1250℃相对较低的温度下合成了X2型单斜晶系Y2SiO5∶Ln3+(Ln3+=Er3+,Yb3+,Tm3+),Yb3+的敏化显著增强了样品在976nm附近的吸收能力,并大幅度加宽了该处的吸收带.分析上转换发射光谱发现:上转换绿光和红光强度都随着Yb3+浓度的增加先增强后减弱,但红光的猝灭浓度较高,归因于Er3+→Yb3+反向能量传递ETU4和Yb3+→Er3+正向能量传递ETU3过程的发生;上转换蓝光发射是三光子吸收过程,是通过Yb3+,Tm3+之间三次声子辅助的能量转移方式实现的.