稀土Y2O3和Gd2O3共掺杂对La2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷相结构及热膨胀系数的影响

采用固相合成法制备了（La1-2xYxGdx）2（Zr0.7Ce0.3）2O7（x=0,0.30,0.35,0.40,0.45,0.50）体系陶瓷材料.分别利用XRD、扫描电子显微镜和高温热膨胀仪对陶瓷材料的相组成、微观形貌及热膨胀系数进行测试.结果表明.掺杂量x=0时为立方烧绿石结构,x≥0.30时为立方萤1石结构;晶粒发育良好,晶界清晰;Y2O3和Gd2O3的掺杂可以有效的提高La2（Zr0.7Ce0.3）2O7的热膨胀系数.

双层YSZ/La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7热障涂层高温性能研究

采用等离子喷涂制备了双层YSZ/铈锆酸镧(La2(Zr0.7Ce0.3)2O7,LZ7C3)涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等研究了涂层的结合强度、高温抗热震性能、抗钙镁铝硅酸盐玻璃(CMAS)侵蚀性能等。结果表明:沉积态涂层呈现萤石结构;涂层与基体的最高结合强度达到了38Mpa以上;双层涂层在1200℃的热震次数达到33次;涂层失效方式主要为外层铈锆酸镧涂层发生了逐层剥离;LZ7C3可与CMAS形成高熔点的结晶物,抵抗CMAS的入侵。双层YSZ/铈锆酸镧涂层具有良好的抗热震和抗CMAS性能。

La_2(Zr0.7Ce0.3)_2O_7——新型高温热障涂层

采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)制备了新型La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(LZ7C3)热障涂层。研究了涂层的组分、显微结构、表面和横截面形貌以及恒温氧化行为。结果表明:涂层中La2O3/ZrO2/CeO2的相对含量偏离了化学计量比,但X射线衍射(XRD)相结构与靶材非常相似。通过CeO2掺杂后,LZ7C3体材料的热膨胀系数比La2Zr2O7(LZ)大;在1100℃恒温氧化890h的条件下,LZ7C3涂层的抗氧化增重性能明显优于传统的Y2O3部分稳定化的ZrO2(8YSZ)涂层。此外,热膨胀不匹配、黏结层氧化和陶瓷涂层内部微观裂纹的出现可能是导致LZ7C3涂层恒温氧化失效的主要原因。

La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7纳米粉体的制备与表征

采用化学沉淀法制备了高性能热障涂层用La2（Zr0.7Ce0.3）2O7陶瓷粉体。通过TG-DSC、XRD、SEM及TEM对前驱体的烧结温度、粉体物相及微观结构进行了分析。结果表明：制备的粉体为纳米级,且颗粒分布均匀,粒径大约30-50 nm;La2（Zr0.7Ce0.3）2O7是由烧绿石结构的La2Zr2O7固溶体和萤石结构的La2Ce2O7固溶体复合组成。

双陶瓷层热障涂层3.5%Y_2O_3-La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7/YSZ研究

采用EB-PVD沉积了3.5%Y_2O_3-La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7(3.5YLZ7C3)/YSZ双陶瓷热障涂层,分析了涂层的成分、相结构、组织形貌和热循环氧化性能。研究表明:La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7(LZ7C3)材料中掺杂Y_2O_3能有效地降低涂层中La2O3/Zr O_2/Ce O_2的成分偏差;双陶瓷涂层在1050℃下氧化增重动力学为M=0.1219t1/3,相比抛物线型YSZ涂层的氧化增重曲线,较大减缓了氧化速度;沉积态双陶瓷涂层表面结构(即3.5Y-LZ7C3涂层结构)为烧绿石结构,经过热循环后逐渐分解,出现了萤石结构以及La_2O_3的衍射峰;在1050℃双陶瓷层热循环氧化寿命达768 h。

重型燃气轮机用La2(Zr0.7Ce0.3)2O7/YSZ双层热障涂层热循环性能研究

重型发电燃气轮机低排放、高效率的发展目标,要求燃气轮机透平的进气温度不断提高。热障涂层作为保护金属热端部件的重要手段,是实现这一目标的关键技术之一。目前世界上最先进的J级燃气轮机的透平进口温度已经达到1600℃,热端部件表面温度超过1250℃,传统的YSZ热障涂层已经不能满足这一发展需求,因此迫切需要开发温度更高、热导率更低的新型热障涂层。本文对La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(以下简称LZ7C3)热障涂层在重型发电燃气轮机中的应用进行了初步验证。结果表明,LZ7C3涂层具有比常规YSZ热障涂层更低的热导率(0.79~0.48Wm^-1K^-1,相对传统YSZ涂层下降30%以上),且在1250℃的高温火焰台架试验中表现出优良的热循环寿命(>7370次),具有良好的应用前景。

不同合成方法对纳米La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7晶体生长活化能的影响

La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7作为新型热障涂层材料,其涂层的寿命和演变过程受到了人们的广泛关注。通过水热合成法和溶胶凝胶法分别制备了La_2(Zr_(0.7)Ce_(0.3))_2O_7纳米材料,并采用热重-差热分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等技术对材料的物理化学性质进行了表征。结果表明,两种方法制备的样品均为纯相立方烧绿石结构。水热合成法制备样品的比表面积和晶格常数分别为103.27 m^2·g^(-1)和1.081 nm,溶胶凝胶法制备样品的数据分别为89.64 m^2·g^(-1)和1.077 nm。通过平均晶粒尺寸计算了两组样品的晶体生长活化能,水热合成法样品为(18.96±0.02)k J·mol^(-1),要大于溶胶凝胶法样品的(13.47±0.01)k J·mol^(-1),并对相关机理进行了研究。