【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高熵陶瓷材料，具体涉及一种高热膨胀系数高熵陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
1、热障涂层是一种复杂的多层材料体系，可为先进航空和燃气轮机的关键部件提供隔热。此外，热障涂层还可保护关键部件免受磨损、侵蚀和氧化，其选材一般具有以下性质：低热导率、高的热膨胀系数、高熔点、抗烧结能力和高温相稳定性。强耐腐蚀能力。其中最为重要的性能为热膨胀系数和热导率。而目前常用的热障涂层材料ysz热膨胀值较低，与粘结层热膨胀系数有较大失配，并且在1200摄氏度以上会发生相变，因此，研究新的热障涂层材料是必要的。
2、近些年，高熵陶瓷通过化学键合和能带结构工程加速了材料性能的调控。高熵陶瓷是多个主元素原子比相等或近似相等的固溶体，具有热力学性能提高，机械性能增强等优点，高熵稀土铈酸盐具有比ysz高的热膨胀系数低热导率，被视为是用于发动机部件的热障涂层的的候选材料之一。如，文献“(sm0.5gd0.3yb0.2)2ce2o7的热导率与热膨胀系数(陶瓷学报,2017,38(1):31-34.doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2017.01.006.)”中以氧化钐、氧化钆、氧化镱和硝酸铈为原材料，采用溶胶凝胶法制备了(sm0.5gd0.3yb0.2)2ce2o7陶瓷材料，以改善ysz热膨胀值较低，与粘结层热膨胀系数有较大失配的问题，但是该陶瓷材料热膨胀系数仍较低、导热率偏高，限制了其应用。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种高热膨胀系数的高熵陶瓷材料，以解决热障涂层材料
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高热膨胀系数高熵陶瓷材料，所述高热膨胀系数高熵陶瓷材料以稀土硝酸盐为原料，采用水热法，烧结活化得到，具体步骤如下：
3、步骤(1)：以纯水为溶剂，将稀土硝酸盐在烧杯中加热搅拌得到溶液a，搅拌过程中缓慢滴加氨水至反应液ph＝7，得到沉淀a，将沉淀用纯水多次清洗后，干燥，得到粉末，将其分散在纯水中得到悬浊液b；
4、其中，搅拌速度为300-400rpm/分钟；搅拌时间为0.5-1小时，加热温度为90-100摄氏度，保证充分搅拌；
5、其中，悬浊液b中粉末、纯水的质量比为1:5；
6、步骤(2)：将悬浊液b倒入特氟隆容器中，加入碳酸钾溶液和聚乙烯醇溶液，特氟隆容器密封并置于不锈钢压力容器中进行水热处理，水热处理在225-250℃的空气恒温烘箱中进行48-66小时，得到产物c；
7、其中，悬浊液、碳酸钾溶液、聚乙烯醇溶液的质量比为2:0.5:0.5。
8、其中，碳酸钾溶液浓度为1.5-2wt％，聚乙烯醇溶液浓度为4-6wt％；
9、步骤(3)：将水热反应后的产物c用纯水反复洗涤，用离心机离心出粉末d，纯水多次洗涤，放入真空干燥箱干燥；
10、其中，离心机速度为5000-10000rpm每分钟，离心时间为2-10分钟，干燥温度为60-80摄氏度，干燥时间12-18小时。
11、步骤(4)：将干燥后的粉末d放入马弗炉中烧结，烧结结束后随炉冷却，即得到高热膨胀系数高熵陶瓷材料；
12、其中马弗炉烧结为：升温至800～1200摄氏度，烧结2～6小时；在室温至1000摄氏度，升温速率为5摄氏度每分钟，1000摄氏度至1200摄氏度，升温速率为2摄氏度每分钟。
13、优选的，马弗炉烧结为：升温至1100～1200摄氏度，烧结4小时。
14、由上述方法制备得到的高熵陶瓷材料的化学式为a2b2o7，其中，x为化学计量比，a为稀土元素la、nd、sm、eu、gd、dy、ho、er、yb、y、pr、tb、tm、sc、sr、lu元素中至少五种，且元素摩尔比相等；b为稀土元素ce、zr元素中至少一种，ce、zr的元素摩尔比为x:5-x，x＝2.5～5。
15、具体的，所述高熵陶瓷材料的化学式为(la1/5sm1/5eu1/5yb1/5y1/5)2ce2o7、(la1/5sm1/5eu1/5yb1/5y1/5)2(ce0.9zr0.1)2o7、(la1/5sm1/5eu1/5yb1/5y1/5)2(ce0.7zr0.3)2o7、(la1/5sm1/5eu1/5yb1/5y1/5)2(ce0.5zr0.5)2o7、(la1/5sm1/5er1/5yb1/5y1/5)2ce2o7、(la1/5sm1/5gd1/5yb1/5y1/5)2ce2o7。
16、因此，本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术以la、sm、eu、gd、er、yb、y、zr、ce、pr、tb、等元素作为原料制备高熵陶瓷材料，利用高熵化设计降低了晶格能进而提高了热膨胀系数减少由于热膨胀不匹配造成的热应力，进而提高涂层与基体之间的结合强度。该高熵陶瓷材料的热膨胀系数为13.00×10-6k-1(1350℃)。
18、本专利技术将水热法、烧结法结合制备陶瓷材料，可以充分利用水热法制备出的纳米晶的优点，同时降低烧结的温度(1200℃以下)、减少烧结的时间(≤6小时)，也避免了可能形成微粒硬团聚，也减少了研磨及由此带来的杂质，提高材料的热膨胀系数。
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1.一种高热膨胀系数高熵陶瓷材料，其特征在于，所述高熵陶瓷材料的化学式为A2B2O7，其中，A为稀土元素La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Yb、Y、Pr、Tb、Tm、Sc、Sr、Lu元素中至少五种，且元素摩尔比相等；B为稀土元素Ce、Zr元素中至少一种，Ce、Zr的元素摩尔比为X:5-X，X＝2.5～5。
2.根据权利要求1中所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料，其特征在于，所述高熵陶瓷材料的化学式为：(La1/5Sm1/5Eu1/5Yb1/5Y1/5)2Ce2O7、
3.一种高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热搅拌时间为0.5-1小时，温度为90-100摄氏度。
5.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述悬浊液B中粉末、纯水的质量比为1:5。
6.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述碳酸钾浓度为1.5
7.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热处理温度为225-250摄氏度，处理时间为48-66小时。
8.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述离心速率为5000-10000rpm每分钟，离心时间为2-10分钟；
9.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述烧结为：升温至800～1200摄氏度，烧结2～6小时；在室温至1000摄氏度，升温速率为5摄氏度每分钟，1000摄氏度至1200摄氏度，升温速率为2摄氏度每分钟。
...【技术特征摘要】
1.一种高热膨胀系数高熵陶瓷材料，其特征在于，所述高熵陶瓷材料的化学式为a2b2o7，其中，a为稀土元素la、nd、sm、eu、gd、dy、ho、er、yb、y、pr、tb、tm、sc、sr、lu元素中至少五种，且元素摩尔比相等；b为稀土元素ce、zr元素中至少一种，ce、zr的元素摩尔比为x:5-x，x＝2.5～5。
2.根据权利要求1中所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料，其特征在于，所述高熵陶瓷材料的化学式为：(la1/5sm1/5eu1/5yb1/5y1/5)2ce2o7、
3.一种高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热搅拌时间为0.5-1小时，温度为90-100摄氏度。
5.根据权利要求3所述的高热膨胀系数高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在...
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