一种低热膨胀的改性稀土锆酸盐陶瓷材料制造技术

本发明专利技术提供了一种低热膨胀的改性稀土锆酸盐陶瓷材料的制备方法，本发明专利技术过加入具有负膨胀特性的

【技术实现步骤摘要】
一种低热膨胀的改性稀土锆酸盐陶瓷材料、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于高温防护涂层材料
，尤其涉及一种低热膨胀的改性稀土锆酸盐陶瓷材料
、
其制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]环境障涂层
(EBC)
是高性能航空发动机陶瓷基复合材料
(CMC)
高温部件表面不可或缺的防护涂层，可有效阻止
CMC
部件受水蒸气
‑
氧气耦合腐蚀
。
目前，以稀土硅酸盐为面层材料的第三代
EBC
体系可在
1350℃
以下长期稳定使用
。
随着航空发动机向更高推重比发展，涡轮进口温度不断提高，即便采用最先进的气膜冷却技术，也迫切需要研发
1450℃
以上长时服役的涂层体系
。
[0003]通过稀土元素掺杂可显著降低热障涂层材料的热导率，但这势必使其热膨胀系数增加，导致与
CMC
基体和
EBC
热失配严重
。
因此，热障涂层的低热导率和高热膨胀系数的反向关联是限制其在
EBC
表面应用的主要瓶颈
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种低热膨胀的改性稀土锆酸盐陶瓷材料
、
其制备方法及应用，本专利技术中的改性稀土锆酸盐陶瓷材料能够实现热导率和热膨胀系数协同降低
。
[0005]本专利技术提供一种低热膨胀改性稀土锆酸盐材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]A)
将
LiAlSiO4和
RE2Zr2O7按照
x
：
(1
‑
x)
的重量比混合，进行球磨，得到球磨浆料，
RE
为
La、Sm、Nd、Gd、Eu、Yb
和
Dy
中的一种或几种，0＜
x≤0.45
；
[0007]B)
将球磨浆料干燥
、
研磨
、
过筛，得到粉末；
[0008]C)
将所述粉末冷压成型，得到坯体；
[0009]D)
将所述坯体进行烧结，得到低热膨胀的改性稀土锆酸盐材料；
[0010]当0＜
x
＜
0.15
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1400
～
1500℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温；
[0011]当
0.15≤x
＜
0.25
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1300
～
1400℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温；
[0012]当
0.25≤x
＜
0.35
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1250
～
1350℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温；
[0013]当
0.35≤x≤0.45
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1200
～
1300℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温
。
[0014]优选的，所述步骤
A)
中球磨的磨球为氧化锆，球磨溶剂为乙醇，混合物
、
磨球和乙醇的质量比为1：
(1
～
2)
：
(1
～
2)
；
[0015]所述步骤
A)
中球磨的转速为
200
～
400r/min
，球磨的时间为8～
12
小时
。
[0016]优选的，所述步骤
B)
中干燥的温度为
60
～
700℃
，干燥的时间为
30
～
60
小时；研磨后过
60
～
100
目筛
。
[0017]优选的，所述冷压成型的压力为
10
～
40MPa
，时间为
30
～
60s。
[0018]优选的，当0＜
x
＜
0.15
时，烧结工艺为：以4～
5℃/min
的升温速率由室温升至
800℃
，保温
30min
，然后以4～
5℃/min
的升温速率升温至
1450℃
，保温
240
～
300min
，随后以4～
5℃/min
的降温速率降至
600℃<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低热膨胀改性稀土锆酸盐材料的制备方法，包括以下步骤：
A)
将
LiAlSiO4和
RE2Zr2O7按照
x
：
(1
‑
x)
的重量比混合，进行球磨，得到球磨浆料，
RE
为
La、Sm、Nd、Gd、Eu、Yb
和
Dy
中的一种或几种，0＜
x≤0.45
；
B)
将球磨浆料干燥
、
研磨
、
过筛，得到粉末；
C)
将所述粉末冷压成型，得到坯体；
D)
将所述坯体进行烧结，得到低热膨胀的改性稀土锆酸盐材料；当0＜
x
＜
0.15
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1400
～
1500℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温；当
0.15≤x
＜
0.25
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1300
～
1400℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温；当
0.25≤x
＜
0.35
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1250
～
1350℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温；当
0.35≤x≤0.45
时，烧结工艺为：以3～
6℃/min
的升温速率由室温升至
750
～
850℃
，保温
25
～
35min
，然后以3～
6℃/min
的升温速率升温至
1200
～
1300℃
，保温
200
～
400min
，随后以3～
6℃/min
的降温速率降至
550
～
650℃
，保温
25
～
35min
，最后自然降温
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：周邦阳，聂梓杏，崔永静，任佳奇，王长亮，焦健，郭孟秋，宇波，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：