稀土硅酸盐陶瓷材料研究进展

稀土硅酸盐陶瓷具有良好的抗水蒸气腐蚀性能和较低的热膨胀系数,被认为是下一代硅基陶瓷环障涂层候选材料。研究发现,部分稀土硅酸盐陶瓷具有较低的热导率,使得它们兼具隔热和抗腐蚀的性能,有望成为硅基陶瓷环/热障一体化涂层材料。本文评述了稀土硅酸盐陶瓷的种类、本征热学性能、力学性能以及抗低熔点氧化物熔盐和水蒸气腐蚀的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。

高熵(Y_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2)Ce_(0.2)La_(0.2))TaO_(4)陶瓷材料的热学、力学及抗熔融硅酸盐环境沉积物侵蚀性能

新型高温热障涂层材料已成为新一代航空发动机发展的关键材料。本工作通过固相反应法合成了一种单斜结构的高熵稀土钽酸盐材料(Y_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2)Ce_(0.2)La_(0.2))TaO_(4)[(5RE_(0.2))TaO_(4)],研究了其热、力学性能及抗熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)侵蚀性能。结果表明:(5RE_(0.2))TaO_(4)具有极低的热导率(1.22 W·m^(–1)·K^(–1),600℃)和较高的热膨胀系数(10.3×10^(–6)K^(–1),1 200℃),与YSZ材料相比(2.1~2.7 W·m^(–1)·K^(–1),100~900℃)热导率下降了近42%。由于独特的铁弹增韧效应,其断裂韧性达2.8 MPa·m^(1/2),优于多数新型热障涂层材料。1 350℃不同时间及CMAS侵蚀后,(5RE_(0.2))TaO_(4)反应层厚度和渗透深度均显著小于YSZ材料,是一种极具应用潜力的新型热障涂层材料。