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稀土六铝酸盐热障涂层材料的制备及其热物理性能研究

稀土六铝酸盐热障涂层材料的制备及其热物理性能研究

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作者：王元红哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文选用Al(No)·9Ho、Mg(No)·6Ho和稀土氧化物lao、Ndo、Dyo、Ybo粉体为原材料,采用化学共沉淀法制备出不同组成的laLnMgAlo (Ln=Nd, Dy, Yb)前驱体粉末。采用无压烧结工艺制备出致密的laLnMgAlo (Ln=Nd, Dy)和laMgAlo-YbAlo陶瓷块体... 详细信息

本文选用Al(No)·9Ho、Mg(No)·6Ho和稀土氧化物lao、Ndo、Dyo、Ybo粉体为原材料,采用化学共沉淀法制备出不同组成的laLnMgAlo (Ln=Nd, Dy, Yb)前驱体粉末。采用无压烧结工艺制备出致密的laLnMgAlo (Ln=Nd, Dy)和laMgAlo-YbAlo陶瓷块体材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光热导仪和高温热膨胀仪等对材料的组织结构、热扩散系数和热膨胀系数等进行了研究。通过对化学共沉淀法制备的laMgAlo粉末前驱体进行TG-DTA测试,确定粉体的最佳煅烧工艺参数为:煅烧温度1500oC和保温时间2h。粉体前驱体在煅烧过程中首先形成laAlo相;随着温度的升高,结晶度增加,逐渐出现laMgAlo (LHA)相;当温度达到1500oC时,laAlo相消失,最后剩下LHA单相。采用化学共沉淀法合成的laLnMgAlo前驱体粉末,经低温热处理、冷等静压成型后在1700oC下无压烧结10h,制备出不同组成的致密块体材料。laNdMgAlo和laDyMgAlo陶瓷为单一磁铅石相,掺入的Nd或Dy分别占据晶体结构中la的位置,形成置换型固溶体。而添加Yb的前驱体粉末在同样烧结工艺参数下未能实现向LHA相中掺杂Yb,烧结材料由磁铅石相和立方相YbAlo组成。 laLnMgAlo (Ln=Nd, Dy)陶瓷的热扩散系数随温度的升高而下降,当温度达到800oC后,热扩散系数基本保持不变。在相同温度条件下,laNdMgAlo和laDyMgAlo陶瓷的热扩散系数随掺入稀土元素含量的增加而降低。而在相同温度条件下,laMgAlo-YbAlo复相材料的热扩散系数随着Yb添加量的增加而增大。 laNdMgAlo和laDyMgAlo陶瓷的热导率从室温至1200oC范围内分别在2.59.88W·m·K和1.84.88W·m·K之间,且随掺入Nd或Dy含量的增加而降低;laMgAlo-YbAlo复相材料的热导率在2.58.88W·m·K之间,随着添加Yb含量的增大而增大。 laLnMgAlo (Ln=Nd, Dy)陶瓷的热膨胀系数随着温度的升高呈线性增加。在相同温度条件下,laNdMgAlo和laDyMgAlo的热膨胀系数均比未掺杂的laMgAlo陶瓷的热膨胀系数高,而复相材料0.8laMgAlo-(0.2/3)YbAlo的热膨胀系数却偏低。

关键词：热障涂层材料 la1-xlnxmgal11o19 化学共沉淀-煅烧法热导率热膨胀

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