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溶液等离子喷涂铈酸镧热障涂层的制备及表征

稀有金属材料与工程 2020年第2期49卷 561-566页

作者：黄威马文杨挺杨曦刘颖白玉内蒙古工业大学内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室内蒙古呼和浩特010051

采用溶液前驱体等离子喷涂(solution precursor plasma spray,SPPS)方法制备了La2Ce2O7涂层。通过SEM、XRD、EDS、激光导热仪对制备的涂层进行了表征,应用STA-FTIR-QMS联用技术对La2Ce2O7干燥前驱体的分解过程进行了研究,分析了前驱体... 详细信息

采用溶液前驱体等离子喷涂(solution precursor plasma spray,SPPS)方法制备了La2Ce2O7涂层。通过SEM、XRD、EDS、激光导热仪对制备的涂层进行了表征,应用STA-FTIR-QMS联用技术对La2Ce2O7干燥前驱体的分解过程进行了研究,分析了前驱体的分解温度及分解过程,从而确定了喷涂温度为450℃。通过正交实验确定了雾化压力0.1MPa、电流700A、送液速率23 mL/min为最佳喷涂工艺参数,用此参数喷涂20遍制备的La2Ce2O7涂层厚度达到121μm,相对密度为92.4%,硬度为2.1 GPa。结果表明,得到了热导率较低、元素分布均匀、具有萤石结构的La2Ce2O7热障涂层。

关键词：铈酸镧溶液前驱体等离子喷涂热障涂层正交实验

溶液前驱体等离子喷涂铈酸镧热障涂层的制备及热震性能

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北京工业大学学报 2019年第8期45卷 793-799页

作者：王毅冯贝贝贾强索红莉马麟北京工业大学材料科学与工程学院

为了解决目前航空涡轮发动机使用温度低的问题,采用溶液等离子喷涂(solution precursor plasma spray,SPPS)方法制备铈酸镧(La2 Ce2 O7,LCO)热障涂层,分析探索了SPPS技术中喷涂距离、雾化气压力和前驱体浓度对LCO热障涂层的显微结构和... 详细信息

为了解决目前航空涡轮发动机使用温度低的问题,采用溶液等离子喷涂(solution precursor plasma spray,SPPS)方法制备铈酸镧(La2 Ce2 O7,LCO)热障涂层,分析探索了SPPS技术中喷涂距离、雾化气压力和前驱体浓度对LCO热障涂层的显微结构和热障性能的影响.研究结果表明:当喷涂距离达到设备极限距离35 mm、雾化气压力为100 kPa、前驱体浓度为0.4 mol/L时,涂层的熔化状态较佳,结构致密,孔隙分布均匀,垂直裂纹结构明显.SPPS法制备的LCO涂层的热循环寿命达60次,涂层热循环寿命的提高得益于涂层中特有的垂直裂纹结构,垂直裂纹的存在提升了涂层的应变容限,有效缓解了涂层的内应力.

关键词：热障涂层溶液等离子喷涂铈酸镧热循环寿命垂直裂纹应变容限

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等离子喷涂铈酸镧热障涂层性能研究

表面技术 2011年第6期40卷 23-25,81页

作者：王世兴汪瑞军何箐屈轶王伟平北京金轮坤天特种机械有限公司北京100083

采用固相反应在1 400℃合成了具有萤石结构的铈酸镧(LCO)粉末。考虑到等离子喷涂过程中CeO2挥发高于La2O3,通过对合成粉末原始配比进行调整,制备出的等离子喷涂LCO涂层符合La2Ce2O7化学计量比。LCO涂层在1 400℃下,热处理110h后未发生... 详细信息

采用固相反应在1 400℃合成了具有萤石结构的铈酸镧(LCO)粉末。考虑到等离子喷涂过程中CeO2挥发高于La2O3,通过对合成粉末原始配比进行调整,制备出的等离子喷涂LCO涂层符合La2Ce2O7化学计量比。LCO涂层在1 400℃下,热处理110h后未发生分解现象。隔热性能测试结果表明,相同厚度的双层结构LCO/YSZ涂层,在1 250℃下隔热性能约为YSZ涂层的2倍。

关键词：热障涂层铈酸镧等离子喷涂隔热性能

粉末合成工艺及特性对铈酸镧热障涂层性能影响

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焊接 2013年第2期 24-28,70页

作者：付彤何箐王世兴邹晗汪瑞军王伟平空军工程大学装备管理与安全工程学院西安市710051 中国农业机械化科学研究院表面工程技术研究所北京市100083

分别使用固相合成和化学合成工艺制备了铈酸镧(La_2Ce_2O_7,LCO)材料,采用喷雾干燥造粒方法制备了喷涂粉末,采用等离子喷涂工艺制备了LCO/7YSZ双层结构热障涂层,系统对比研究了粉末材料及涂层的性能。分析发现,化学合成的超细LCO材料所... 详细信息

分别使用固相合成和化学合成工艺制备了铈酸镧(La_2Ce_2O_7,LCO)材料,采用喷雾干燥造粒方法制备了喷涂粉末,采用等离子喷涂工艺制备了LCO/7YSZ双层结构热障涂层,系统对比研究了粉末材料及涂层的性能。分析发现,化学合成的超细LCO材料所形成的陶瓷涂层,可有效地减少涂层中横向微裂纹的生成,同时会明显提高热障涂层的弯折性能、结合强度和热震寿命。

关键词：铈酸镧化学合成等离子喷涂热障涂层

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铈酸镧红外反射功能涂料的流变行为研究

铈酸镧红外反射功能涂料的流变行为研究

玻璃沉积物对La2Ce2O7/YSZ涂层高温下热冲击性能的影响

第十六届全国不定形耐火材料学术会议

作者：曾盛浩王周福刘浩马妍王玺堂武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室

采用旋转法研究了分散剂种类、分散剂用量及固含量对铈酸镧浆料的黏度、触变以及浆料储能模量的影响。结果表明:聚合物高分子分散剂由于在铈酸镧浆料中发挥着静电、空间位阻双重作用,而使铈酸镧浆料达到最佳分散稳定效果。控制聚合物高... 详细信息

采用旋转法研究了分散剂种类、分散剂用量及固含量对铈酸镧浆料的黏度、触变以及浆料储能模量的影响。结果表明:聚合物高分子分散剂由于在铈酸镧浆料中发挥着静电、空间位阻双重作用,而使铈酸镧浆料达到最佳分散稳定效果。控制聚合物高分子的用量为0.1%(w),制得固含量高达80%(w)的铈酸镧涂料具有合适的黏度、触变性以及优异的悬浮稳定性(静置72h后悬浮率高达90%)。此外,涂料经三段式结构恢复表征后表现出较好的结构恢复性能。

关键词：铈酸镧涂料红外反射流变性

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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表面技术 2020年第11期49卷 262-268,287页

作者：刘琨何文斌白宇马军都金光曹阳明五一郑州轻工业大学机电工程学院郑州450002 多伦多大学机械工业工程学院多伦多M5S2E8加拿大西安交通大学材料科学与工程学院西安710049

目的为了探究玻璃沉积物CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)对新型结构热障涂层在1250℃下的热冲击寿命的影响,揭示热障涂层的失效行为。方法通过火焰喷涂技术将制备的CMAS粉体均匀地沉积到铈酸镧/氧化钇部分稳定二氧化锆双陶瓷层热障涂层(LC/YSZ... 详细信息

目的为了探究玻璃沉积物CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)对新型结构热障涂层在1250℃下的热冲击寿命的影响,揭示热障涂层的失效行为。方法通过火焰喷涂技术将制备的CMAS粉体均匀地沉积到铈酸镧/氧化钇部分稳定二氧化锆双陶瓷层热障涂层(LC/YSZ DCL-TBCs)和梯度热障涂层(LC/YSZ FGM-TBCs)的表面,于1250℃热冲击实验中进行涂层样品的抗热冲击性能及失效机理研究。利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)追踪CMAS的位置,观察CMAS与涂层反应层的厚度与形貌。采用X射线衍射仪(XRD)测试反应层产物,并总结其失效方式。结果高温热冲击结果显示梯度涂层的热冲击寿命(435次)远高于双陶瓷层热障涂层的寿命(229次),约为铈酸镧/氧化锆双陶瓷层热障涂层寿命的1.9倍。铈酸镧层与梯度层都能在一定程度上阻碍CMAS渗入涂层内部,提高其CMAS腐蚀条件下的热冲击寿命。双陶瓷层热障涂层与梯度热障涂层的失效均是以层状剥落为主,剥落层主要是CMAS与LC的反应层以及反应层下的烧结层,反应层是由Ca2(LaxCe1-x)8(SiO4)6O6-4x、萤石相和MgAl2O4等难熔氧化物组成,这层致密氧化物类似于密封层,能阻止CMAS继续渗入。结论功能梯度结构具有比双陶瓷层结构更优异的抗CMAS热冲击性能和更好的应力耐受性。

关键词：玻璃沉积物铈酸镧功能梯度热障涂层双陶瓷层热障涂层抗热冲击

LaMgAl_(11)O_(19)-La_(2)Ce_(2)O_(7)复合陶瓷的高温相稳定性

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热喷涂技术 2022年第4期14卷 48-54页

作者：段亚茹潘怡静俞筱雯张豪陈诺俞浩锋多树旺江西科技师范大学材料与机电学院江西省材料表面工程重点实验室南昌330013

La_(2)Ce_(2)O_(7)(LC)和LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)是两种新型热障涂层材料。LC具有优良的热物理及抗腐蚀性能,但其断裂韧性差。LMA具有良好的综合性能,特别是力学性能优良。基于复合材料设计理念,为充分利用LC和LMA的优势,本文探究了制备... 详细信息

La_(2)Ce_(2)O_(7)(LC)和LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)是两种新型热障涂层材料。LC具有优良的热物理及抗腐蚀性能,但其断裂韧性差。LMA具有良好的综合性能,特别是力学性能优良。基于复合材料设计理念,为充分利用LC和LMA的优势,本文探究了制备LMA-LC双相复合陶瓷的可行性。采用高温固相法合成了LMA和LC粉末,重点研究了LMA和LC的高温稳定性,初步研究了LMA-LC复合陶瓷块材的力学性能。结果表明:LMA和LC在高温下发生了化学反应,反应程度随温度升高而加剧,主要反应产物为LaAlO_(3),其在低温下的铁弹性可能是复合陶瓷在室温下具有良好力学性能的原因。

关键词：热障涂层材料镧镁六铝酸盐铈酸镧力学性能高温相稳定性

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高近红外反射稀土颜料的制备与性能研究

高近红外反射稀土颜料的制备与性能研究

作者：肖瑜江西理工大学

学位级别：硕士

钇酸镧(LaYO)和铈酸镧(LaCeO)因其独特的物理和化学性能被广泛应用于陶瓷颜料和涡轮叶片涂料中,但是对其近红外反射性能的相关研究报道甚少。目前,具有高近红外反射,环境友好型的无机颜料是应用于隔热涂料的主要研究趋势。本文通过溶胶... 详细信息

钇酸镧(LaYO)和铈酸镧(LaCeO)因其独特的物理和化学性能被广泛应用于陶瓷颜料和涡轮叶片涂料中,但是对其近红外反射性能的相关研究报道甚少。目前,具有高近红外反射,环境友好型的无机颜料是应用于隔热涂料的主要研究趋势。本文通过溶胶凝胶法制备了一系列的环境友好、具有高近红外反射率的钇酸镧和铈酸镧无机颜料,为了改变颜料颜色过于单一的情况,通过Bi掺杂和Bi/Tb共掺杂LaYO以及Pr,Tb和W/Fe掺杂LaCeO来对其颜色进行改良,并对合成的颜料采用X射线衍射(XRD),紫外可见近红外分光光度计,色度仪等仪器进行测试分析。对于Bi掺杂和Bi/Tb共掺杂LaYO颜料来说,Bi取代La离子使LaYO颜料的颜色变化由浅黄色渐变至暗黄色,而Bi/Tb共掺杂LaYO颜料却使颜料颜色由浅橙色渐变到暗橙色,与此同时,颜料的禁带能量分别从4.52eV减小至2.95eV(Bi掺杂)和2.15eV(Bi/Tb共掺杂),禁带能量的降低是由于引入了一个额外的6s电子的Bi或4f的Tb价电子层能级水平进入到O价带和La导带之间,减小了禁带宽度,从而减小禁带能量。此外,Bi掺杂La YO颜料在700-2500nm波段拥有95%以上的近红外太阳能反射率,相比之下,Bi/Tb共掺杂LaYO颜料的近红外太阳能反射率则由98.28%降低至78.77%。在应用研究上,将LaBiYO和LaBiTbYO颜料涂覆在有或者没有TiO的镀锌片上后,涂层拥有较高的近红外反射率。酸碱测试表明合成的颜料具有良好的化学稳定性。对于Pr,Tb和W/Fe掺杂LaCeO颜料来说,它们的晶体结构都是有缺陷的氟石结构且具有较高的耐酸碱性和化学稳定性。Pr或Tb取代Ce后的LaCeO颜料的颜色都是由淡黄色变为暖黄色再变为暗黄色,相应地,颜料的禁带能量由3.34eV减小到2.37eV(Pr掺杂)和2.24ev(Tb掺杂),这是由于引入了一个4f电子层的Pr或Tb能级水平插入到O价带和Ce导带之间,导致颜料的吸收限增加,禁带能量降低。而W/Fe共掺杂LaCeO颜料则使颜料的颜色从黄色到橙色的变化。此外,Pr掺杂LaCeO颜料在700-2500nm波段的近红外太阳能反射率都高于72.47%(L*=46.87 a*=13.5 b*=13.4),而Tb取代Ce的LaCeO颜料的近红外太阳能反射率从99.11%减小到87.41%(L*=51.35a*=15.94 b*=17.57),这两种颜料在涂层应用中也展现出艳丽的颜色性能。此外,LaCeWFeO橙色颜料的近红外太阳能反射率高达82.05%(L*=77.21,a*=8.79,b*=35.80),有趣的是,较高的煅烧温度能够明显的改善W/Fe掺杂LaCeO颜料的颜色性能,但是对其近红外反射性能却影响不大。另外,1150C煅烧下的LaCeWFeO涂层应用也展现出更高的反射性能。总之,本论文研发的无机稀土颜料在隔热保温领域具有良好的应用潜能。

关键词：隔热涂料高近红外反射钇酸镧铈酸镧掺杂

M2+/M3+金属离子掺杂La2Ce2O7的合成及热物理性能研究

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M2+/M3+金属离子掺杂La2Ce2O7的合成及热物理性能研究

作者：杨斌广西大学

学位级别：硕士

随着航空发动机的发展,要求其热障涂层陶瓷材料具有较高的热膨胀系数和较低的热导率,La2Ce2O7不仅具有较高的热膨胀系数和较低的热导率,还在高温下具有良好的相稳定性,因而使其成为候选热障涂层陶瓷材料的研究热点。以探索性能更加优良... 详细信息

随着航空发动机的发展,要求其热障涂层陶瓷材料具有较高的热膨胀系数和较低的热导率,La2Ce2O7不仅具有较高的热膨胀系数和较低的热导率,还在高温下具有良好的相稳定性,因而使其成为候选热障涂层陶瓷材料的研究热点。以探索性能更加优良的热障涂层陶瓷材料。本文以La2Ce2O7为基质,研究低价金属离子掺杂(La位,Ce位)对材料热物理性能的影响,采用溶胶-凝胶法制备La2Ce207及其掺杂固溶体(La1-xMx)2Ce2O7-x及La2(Ce1-xMx)2O7-x。用粉末X射线衍射研究他们的物相演变,采用激光热导率测试仪、热膨胀参数测试仪,测定材料的热导率与热膨胀系数。以Mg2+、Sr2+部分取代La3+进行掺杂研究,使用溶胶凝胶法合成了系列(La1-xMx)2Ce2O7-x固溶体。粉末X射线衍射表明Mg2+、Sr2+在La2Ce2O7基质中的固溶度分别为40%和10%,固溶体均保持缺陷萤石结构,且晶胞参数均随掺杂量的增加而逐渐减小。热膨胀系数测试表明：掺杂后样品的膨胀系数均比未掺杂样品有较大幅度的提高,且固溶体的热膨胀系数随着掺杂量的增加而递增。热导率测试表明：在相同温度下,当Mg2+掺杂量从0增加到20%的过程中,样品的热导率逐渐增大,但随着Mg2+掺杂量的进一步提高,样品的热导率逐渐降低;而Sr2+掺杂样品的热导率在x=0-0.075范围内随着掺杂量的增加逐渐减小,在x=7.5%时达到极小值,随后随着掺杂量的增加又有一定程度的升高。以Gd3+、Y3+部分取代Ce4+进行掺杂研究,使用溶胶凝胶法合成了系列La2(Ce1-xMx)2O7-x固溶体。粉末X射线衍射表明Gd3+、Y3+在La2Ce2O7基质中的固溶度均为10%左右,且掺杂样品的结构均从未掺杂的萤石结构转变为烧绿石结构。热膨胀系数的测试表明：Gd3+、Y3+掺杂系列样品La2(Ce1-xMx)2O7-x的膨胀系数随着温度的升高而递增,且当温度达到1000℃时固溶体的热膨胀系数均高于未掺杂样品。热导率测试表明：La2(Ce1-xGdx)2O7-x样品的热导率随Gd3+掺杂量的增大呈先减小后增大的趋势,掺杂量为7.5%时达到最低值。而对于Y3+掺杂系列样品,其热导率均随掺杂量的增加逐渐减小。综上所述,低价金属离子对La2Ce2O7中La位、Ce位的掺杂均可提高其热膨胀系数,降低其热导率,为开发新型热障涂层陶瓷材料提供实验和理论依据。

关键词：热障涂层铈酸镧热导率热膨胀系数