热障涂层用Nd2O3-CeO2-ZrO2陶瓷粉末制备及其性能研究

采用化学沉淀法制备了热障涂层用Nd2Zr2O7(NZ)以及CeO2-Nd2O3-ZrO2(NCZ)陶瓷粉末.通过电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES),X射线衍射、DSC及霍尔流速计对粉末化学组成、相组成,高温相稳定性和流动性能进行了研究.通过高温膨胀仪、DSC和激光热导仪分别测定其热膨胀系数和导热系数.结果表明,掺杂的NCZ粉末保持了NZ的烧绿石相结构, 120℃时粉末为无定形的混合氧化物,900℃时转化为复合氧化物,1200℃时转变为单一的锆酸钕烧绿石相;高温下NCZ无明显相变;在高于1400℃的温度下煅烧后,NCZ的流动性得到显著改善;添加CeO2可提高锆酸钕的热膨胀系数,而对其导热系数和比热系数的影响不大.     

稀土(Ln=Y/Yb)掺杂对Sm2Zr2O7陶瓷材料结构及热导率的影响

利用稀土Ln=Y/Yb对Sm_2Zr_2O_7进行A位取代掺杂,通过固相合成法制得Sm1.8Ln0.2Zr2O7(Ln=Y/Yb)陶瓷材料。分别利用XRD分析材料的晶体结构,SEM观察其显微形貌,激光导热仪测试其热扩散系数并计算得到热导率。结果表明,Sm1.8Ln0.2Zr2O7(Ln=Y/Yb)陶瓷材料为立方烧绿石结构,晶粒分布均匀,Yb~(3+)/Y~(3+)的掺杂降低了陶瓷材料的热扩散系数和热导率,其中Yb的作用更为明显。     

Er2O3掺杂Gd2(Zr0.8Ti0.2)2O7陶瓷的物理性能

用固相反应法制备(Gd_1-xEr_x)₂(Zr_0.8Ti_0.2)₂O₇(摩尔分数x=0,0.2,0.4)陶瓷并测试其晶体结构、显微形貌和物理性能,研究了Er₂O₃掺杂的影响。结果表明,(Gd_1-xEr_x)₂(Zr_0.8Ti_0.2)₂O₇陶瓷具有立方烧绿石结构,显微结构致密,在室温至1200℃高温相的稳定性良好;Er³⁺掺杂降低了陶瓷材料的热导率和平均热膨胀系数,当x=0.2时,其1000℃的热导率最低(为1.26 W·m^-1·k^-1)。同时,Er³⁺掺杂还提高了这种材料的硬度和断裂韧性。     

稀土复合氧化物陶瓷热导率理论及其热物性能

综述了稀土复合氧化物陶瓷热导率理论的发展情况和热物性能方面的研究现状,介绍了材料热导率的影响因素,分析了材料微结构对热导率的影响,总结了具有A2B2O7通式的烧绿石型和萤石型稀土复合氧化物的热物性能,以及掺杂对其热导率和热膨胀系数的影响.     

(Mg0.05La0.45Sm0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O6.95陶瓷的制备与导热性能研究

以MgCl2·6H2O、La2O3、Sm2O3、ZrOCl2·8H2O和Ce(NO3)3·6H2O为原料,采用化学共沉淀法合成了一种新型的多元稀土锆酸盐( Mg0.05La0.45Sm0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O6.95陶瓷粉体,在1600℃无压烧结10h制备了致密的陶瓷块体,用X射线衍射仪(XRD)及场发射扫描电镜(SEM)对其微观组织结构进行了表征,采用激光闪射法测试了块体的导热性能.结果表明,制备的多元稀土锆酸盐陶瓷材料具有焦绿石结构,晶粒细小,陶瓷的热导率明显低于一元稀土锆酸盐Sm2Zr2O7和二元(La0.5 Srn0.5)2(Zr0.7Ce03)2O7的热导率.该研究结果显示(Mg0.05 La0.45 Sm0.5)2 (Zr0.7 Ce0.3)2O6.95多元稀土锆酸盐陶瓷有可能应用于热障涂层陶瓷层材料.     

Y2O3与Gd2O3共掺杂SrZrO3热障涂层材料的热物理性能

采用固相反应法合成了5mol%Y2O3与5mol%Gd2O3共掺杂SrZrO3(Sr(Zr0.9Y0.05Gd0.05)O2.95,SZYG)粉末.采用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)分别研究了SZYG粉末在1450℃长期热处理后以及200~1400℃范围内的相稳定性.采用高温热膨胀仪测量了SZYG块材的热膨胀系数,结果表明:通过Y2O3与Gd2O3共掺杂改性可以明显抑制SrZrO3的相转变.在1000℃下SZYG块材的热导率是～1.36 W/(m.K),与SrZrO3和8YSZ块材相比降低~35%SZYG分别与8YSZ和Al2O3在1250℃热处理24 h表现出很好的化学相容性.     

La2(Zr0.7Ce0.3)2O7——新型高温热障涂层

采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)制备了新型La2(Zr0.7Ce0.3)2O7 (LZ7C3)热障涂层.研究了涂层的组分、显微结构、表面和横截面形貌以及恒温氧化行为.结果表明:涂层中La2O3/ZrO2/CeO2的相对含量偏离了化学计量比,但X 射线衍射(XRD)相结构与靶材非常相似.通过CeO2 掺杂后,LZ7C3体材料的热膨胀系数比La2Zr2O7 (LZ)大;在1100℃恒温氧化890h的条件下,LZ7C3涂层的抗氧化增重性能明显优于传统的Y2O3部分稳定化的ZrO2(8YSZ)涂层.此外,热膨胀不匹配、黏结层氧化和陶瓷涂层内部微观裂纹的出现可能是导致LZ7C3涂层恒温氧化失效的主要原因.     

稀土锆酸盐热障涂层的相稳定性和界面结合性能研究

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)工艺制备了La2Zr2O7(LZ)、La2Zr2O7-3wt.％Y2O3(LZ3Y)、La2(Zr0.7Ce0.3)2O7(LZ7C3)和6～8wt.％Y2O3部分稳定化的ZrO2(YSZ)四种陶瓷涂层,研究了稀土锆酸盐和YSZ热障涂层的高温相稳定性、涂层结合性能和热循环行为.借助...     

稀土氧化物掺杂对YSZ热障涂层热物理性能影响的研究进展

随着航空发动机和燃气轮机(简称“两机”)服役温度的升高,目前,在两机热端部件表面防护方面应用最为广泛的热障涂层(Thermal barrier coatings, TBCs)存在陶瓷层材料氧化钇稳定氧化锆(Yttria-stabilized zirconia, YSZ)在高温下会发生相转变、热膨胀系数与金属基底不匹配以及烧结导致涂层的热导率升高等问题,严重影响TBCs的服役寿命。新一代TBCs陶瓷面层材料分为以下几类：(1)稀土氧化物稳定YSZ;(2)钙钛矿结构陶瓷材料;(3)稀土六铝酸盐或稀土钽酸盐;(4)烧绿石或萤石结构稀土锆酸盐。其中,稀土氧化物掺杂可有效降低YSZ热障涂层的热导率,提高其热膨胀系数、高温相稳定性及耐烧结性能,被认为是提高YSZ热障涂层高温稳定性的有效方法。基于此,本文重点阐述了单元或多元稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层材料的研究进展,讨论了稀土氧化物掺杂对YSZ陶瓷面层高温相稳定性、热导率和热膨胀系数的影响机理。基于耦合作用机理为未来稀土氧化物掺杂YSZ热障涂层的研发提供一定的借鉴。     

Nd2Zr2O7烧绿石A、B位晶格固化钍的结构演化及化学稳定性研究

A₂B₂O₇烧绿石以其高包容性和物理化学稳定性而成为高放废物固化体候选基材。研究通过喷雾热解-高温烧结制备了Nd₂Zr₂O₇烧绿石A、B位钍掺杂Nd_1.8Th_0.2Zr₂O₇和Nd₂Zr_1.8Th_0.2O₇固化体, 利用不同检测手段分析样品结构, 并通过MCC-1方法研究了样品化学稳定性。Nd₂Zr₂O₇烧绿石A和B位掺杂Th均能形成纯烧绿石结构, 掺杂将造成烧绿石结构中48f氧位置参数增大, 烧绿石向无序化结构转变。A位掺杂导致烧绿石AO₈六面体结构扭曲, B位掺杂导致BO₆八面体部分形变。Nd_1.8Th_0.2 Zr₂O₇和Nd₂Zr_1.8Th_0.2O₇固化体在42 d周期后Th离子浸出率在10^-5 g·m^-2·d^-1量级, 说明锕系核素Th在Nd₂Zr₂O₇的A、B位均能很好地被包容, 固化体表现出优异的物理化学性能。     

Ti/SnO2+Sb2O3+MnO2/PbO2阳极的性能研究

制备了一种非贵金属阳极－Ｔi/SnO2 Sb2O3 MnO2/PbO2,并用ＸＲＤ、ＳＥＭ进行了表征,计算出了电极的分形维数,测定了该电极在硫酸中的使用寿命和动力学参数,把该电极用于处理含酚废水和Ｐb电极进行对,结果表明,节电３３％,转化率达９５％,是一种优良的电化学催化剂。     

锂铝硅微晶玻璃结构与性能热稳定性研究

以TiO₂、ZrO₂为形核剂制备了透明低膨胀锂铝硅系微晶玻璃, 通过测定其等温转变动力学曲线,讨论锂铝硅玻璃析晶及相变与热处理温度和时间的关系, 并采用DTA、XRD和SEM等方法研究锂铝硅微晶玻璃结构和性能的热稳定性. 结果表明, 以β-石英固溶体为主晶相的透明微晶玻璃能在750~900℃较宽的温度范围和较长的时间内保持主晶相和结构的稳定, 850℃保温5h仍具有较高的透光率和极低的热膨胀系数, 性能具有很好的高温稳定性. 材料结构和性能的稳定性均源自钛锆复合形核剂较高的形核效率.     

Ca0.3(Li1/2Sm1/2)0.7TiO3微波介质陶瓷的低温烧结研究

采用传统陶瓷制备工艺, 制备了掺杂Na₂O-CaO-B₂O₃(NCB)氧化物的Ca_0.3(Li_1/2Sm_1/2)_0.7TiO₃(CLST)陶瓷, 研究了NCB掺杂量与晶相组成、显微结构、烧结性能及微波介电性能的关系. 研究结果表明: 复合氧化物NCB掺杂量在1wt%～15wt%范围内没有杂相生成, 晶相仍呈斜方钙钛矿结构. 随着NCB添加量的增加, 陶瓷致密化温度和饱和体积密度降低, 介电常数ε_r、无载品质因数与谐振频率乘积Qf值也呈下降趋势, 频率温度系数τ_f向正方向增大. NCB氧化物掺杂能有效地将CLST陶瓷的烧结温度由1300℃降低至900℃. 添加12.5wt% NCB的CLST陶瓷在低温900℃烧结5h仍具有良好的微波介电性能: ε_r=73.7, Qf=1583GHz, τ_f=140.1×10-6/℃, 满足高介多层微波器件的设计要求.     

SiO2/TiO2催化剂的制备及其光催化性能

利用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、乙酸和水为原料, 通过溶剂热方法制备得到SiO₂/TiO₂催化剂. 产物经XRD、Raman、TEM、BET、FT-IR和XPS表征, 结果表明: 所制备的SiO₂/TiO₂催化剂为比表面积大、结晶度高的锐钛矿TiO₂, SiO₂与TiO₂之间通过Si-O-Ti键结合. 另外, 以亚甲基蓝降解为探针反应, 考察了SiO₂/TiO₂催化剂在紫外光照射下的光催化性能. 结果表明: SiO₂/TiO₂催化剂具有比纯TiO₂更优越的光催化性能, 65min可以将亚甲基蓝(MB)彻底降解.     

退火温度对Pt/SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12/p-Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结. 研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响. 研究表明: 成膜温度较低时,SrBi₂Ta₂O₉、Bi₄Ti₃O₁₂均为多晶薄膜, 但随退火温度升高, Bi₄Ti₃O₁₂薄膜沿c轴择优生长的趋势增强; 经不同退火温度处理的Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性, 且回滞窗口随退火温度升高而增大, 经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0.78V; 在550～700℃范围内, Pt/SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂/\\p-Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降, 当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大, 经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2.54×10^-7A/cm²的最低值.     

Bi2O3-SiO2系统的相关系和析晶行为的研究进展

本文介绍了Ｂｉ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统的研究进展。首先对该系统的稳定相平衡和亚稳定相平衡进行了综述，然后讨论了该系统中化合物Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、Ｂｉ４Ｓｉ３Ｏ１２和Ｂｉ２ＳｉＯ５的结构、性能、生长、应用等方面的情况，预计Ｂｉ２ＳｉＯ５将成为一种有前途的新功能晶体。     

Nb2O5对ZTM-Al2O3性能及ZrO2增韧机制的影响

探讨了Ｎｂ２Ｏ５对ＺＴＭ－Ａｌ２Ｏ３的性能和ＺｒＯ２在瓷体中增韧机制的影响。发现Ｎｂ２Ｏ５的引入可明显提高瓷体中ｍ－ＺｒＯ２含量而降低ｔ－ＺｒＯ２含量,材料的机械性能也随Ｎｂ２Ｏ５添加量的增大出现了显著的改善,并且有韧性的平方正比于ｍ－ＺｒＯ２含量的关系,ｍ－ＺｒＯ２含量的增加强化了微裂纹增韧是材料性能改善的原因。     

飞秒激光诱导玻璃内Ba2TiSi2O8晶体的析出

使用聚焦后的800nm,150fs,250kHz的高重复频率飞秒脉冲激光器能够在BaO-TiO₂-SiO₂组分的玻璃内部三维选择性地诱导Ba₂TiSi₂O₈晶体的析出. 发光光谱显示这种晶体把入射的800nm光转化成了400nm的蓝光,因此这种析出的晶体具有非线性倍频特性. 通过拉曼光谱测定,在当前的玻璃组分中析出的晶体是Ba₂TiSi₂O₈. 研究表明,经250kHz的飞秒激光辐照一段时间后,在玻璃内部由于脉冲能量的连续沉积会使得激光辐照区域出现热积累效应,因此,该辐照区域的温度会不断升高以致超过玻璃析晶温度,最终诱导玻璃熔融析晶. 此外,对飞秒激光辐照区域不同部位进行拉曼光谱检测,结果表明：在整个区域Ba₂TiSi₂O₈晶体的析出呈现中间比外围明显的分布特点,因此晶体析出与辐照形成的温度梯度场有密切关系.     

多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶水热法所合成的锐钛矿相TiO₂纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO₂溶胶进一步合成了多孔SiO₂与TiO₂复合纳米粒子,重点研究了复合SiO₂对纳米锐钛矿相TiO₂热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO₂提高了纳米锐钛矿相TiO₂的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO₂仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO₂的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.     

Al2O3-SiO2复合膜的制备与结构表征

以异丙醇铝和正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备无支撑体Al2O3-SiO2复合膜.应用XRD、DTA-TGA、IR、BET等测试手段对复合膜的物相组成、热稳定性、孔结构进行表征.并且讨论了化学组成和煅烧温度对复合膜孔结构的影响.研究结果表明550℃煅烧10h的复合膜物相组成为无定形的SiO2和γ-Al2O3晶体,粒度大小在2～4nm之间;化学组成为Al2O3/SiO2=32的复合膜在不同煅烧温度时,400℃煅烧的物相为γ-AlOOH和γ-Al2O3,550～1150℃煅烧的物相为γ-Al2O3,1220℃煅烧的物相为γ-Al2O3和α-Al2O3,1300℃煅烧的物相为莫来石相和α-Al2O3;化学组成不同的复合膜主要是由Al-O网络和Si-O网络构成,没有形成Al-O-Si网络结构;复合膜具有良好的热稳定性;化学组成和煅烧温度对复合膜的孔结构有一定的影响.