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稀土铈酸盐

时间:2021-03-05 21:39:08  来源:  作者:

近年来,稀土饰酸盐(RE2Ce2O7)作为继稀土错酸盐之后又一种极具潜力的新型热障涂层而逐渐兴起。RE2Ce2O7,呈萤石结构,其中存在的大量氧空位有利于加剧声子的散射程度,从而使稀土铈酸盐具有较低的热导率。由于在高温下会发生Ce4+/Ce3+之间的转变,因此其高温热膨胀率较高,可达14×10-6K-11200℃)。耿振铎等在钛合金表面制备了Y2Ce2O7Dy2Ce2O7陶瓷表层材料,涂层在900℃下的热循环次数可达120次以上。Cao等制备的LaCe2O7,涂层在1400℃下的相热稳定性佳,热导率为0.60Wm·K),热膨胀系数为13×10-6K-11100℃),测试其使用性能,结果表明,涂层在1230℃可实现3230次热循环而后失效,与8YSZ相当。

掺杂一种或多种稀土元素可以进一步降低材料的热导率,改善热膨胀性能。汤安等制备的Sm2Ce2O7,材料的致密度为98.2%,热膨胀系数为11.8×10-6K-1,热导率为1.69Wm·K),掺杂Dy制得的(Sm0.7Dy0.32Ce2O7,在1000℃下热导率降低了22.22%。张红松等向Sm2Ce2O7,中掺杂La制得(Sm0.5La0.52Ce2O7,陶瓷,热膨胀系数增加4.24%,热导率下降35.3%。吕建国等向Sm2Ce2O7,中掺杂GdYb两种元素,制备了具有纯净萤石结构的(Sm0.5Gd0.3Yb0.22Ce2O7,陶瓷,在1000℃下,热膨胀系数无明显变化,而热导率降低了25.93%,根据声子传导理论,这是由于掺杂原子与基质原子在原子量和离子半径上的差异显著,加强了声子的散射程度。目前,经掺杂后的稀土饰酸盐在热障涂层中的实际应用报道较少,随着涂层制备技术的进步与发展,该材料作为热障涂层的应用将成为可能。


 

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