(Gd0.4Sm0.5Yb0.1)2Zr2O7陶瓷的合成与导热性能研究

以Gd2O3、Sm2O3、Yb2O3和ZrOCl2·8H2O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(Gd0.4Sm0.5Yb0.1)2Zr2O7陶瓷粉体,在1600℃无压烧结10h合成了致密的陶瓷块体.用X射线衍射仪(XRD)及场发射扫描电镜(SEM)对粉体和块体的微观结构进行了表征,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粉体具有焦绿石结构,晶粒细小,陶瓷的热导率明显低于一元稀土锆酸盐Sm2Zr2O7的热导率.该研究结果显示(Gd0.4Sm0.5Yb0.1)2Zr2O7多元稀土锆酸盐陶瓷有可能应用于热障涂层陶瓷层材料.     

（Gd0．4Sm0．5Yb0．1）2Zr2O7陶瓷的合成与导热性能研究

以Gd2O3、Sm2O3、Yb2O3和ZrOCl2·8H2O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（Gd0．4Sm0．5Yb0.1）2Zr2O7陶瓷粉体，在1600℃无压烧结10h合成了致密的陶瓷块体。用X射线衍射仪（XRD）／及场发射扫描电镜（SEM）对粉体和块体的微观结构进行了表征，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粉体具有焦绿石结构，晶粒细小，陶瓷的热导率明显低于一元稀土锆酸盐Sm2Zr2O7的热导率。该研究结果显示（Gd0.4Sm0.5Yb0.1）2Zr2O7，多元稀土锆酸盐陶瓷有可能应用于热障涂层陶瓷层材料。     

焦绿石型Ln2Zr2O7陶瓷的研究进展

焦绿石相结构的稀土锆酸盐陶瓷(Ln2Zr2O7)是一类先进的功能材料,具有各种不同的物理化学性质.本文简要阐述了Ln2Zr2O7陶瓷的微观结构特征,介绍了制备Ln2Zr2O7陶瓷的工艺方法,并对Ln2Zr2O7陶瓷在热障涂层、固体电解质、催化剂、放射性核废料等方面的应用进行了综述.     

空位对Sm2Zr2O7陶瓷热膨胀系数的影响

以ZrO2、Sm2O3和二价氧化物MO粉体(M=Mg,Ca)为原料,采用固相反应合成工艺制备了M0.1Sm1.9Zr2O6.95陶瓷,混合料在空气气氛中1600℃保温10h进行烧结.利用XRD、SEM和热膨胀仪测试了合成产物的相、微观组织和热膨胀系数,结果表明合成出了单相、微观组织较均匀的M0.1Sm1.9Zr2O6.95陶瓷,陶瓷的热膨胀系数均比纯Sm2Zr2O7陶瓷要高,分析认为热膨胀系数的提高主要是由于Sm2Zr2O7陶瓷中引入的空位所致.热障涂层陶瓷层材料热膨胀系数的提高有利于延长涂层的寿命.     

等离子喷涂(La0.4Sm0.5Yb0.1)2Zr2O7涂层的热性能研究

本文采用大气等离子喷涂制备了(La0.4Sm0.5Yb0.1)2Zr2O7涂层,并在相同的条件下制备了Sm2Zr2O7涂层作为对比。分别用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析 LSYZO涂层的微观形貌和相结构,并对两种涂层的热导率进行测定。结果表明,等离子喷涂后LSYZO涂层的相结构未发生变化。LSYZO涂层的结合强度为22 MPa,与SZO涂层相当。LSYZO涂层热震40次后发生失效,其热导率明显低于SZO涂层,这主要与LSYZO陶瓷自身的复杂结构有关。     

MgO掺杂对稀土锆酸盐Sm2Zr2O7热导率的影响

通过掺杂二价元素以改变稀土锆酸盐中缺陷浓度的方法,研究了不同含量MgO掺杂对稀土锆酸盐Sm2Zr2O7热扩散系数及热导率的影响.采用高温固相法在1600℃烧结10 h制备得到了致密的试样,所有试样均保持单相的焦绿石结构.结果表明,随着MgO掺杂量的增多,热导率没有降低,反而有升高的趋势;在掺杂量为0.075～0.100范围内有一个斜率的变化,这些变化规律可能与MgO在Sm2Zr2O7中的固溶机理及其变化有关.     

表面陶瓷层厚度对Sm2Zr2O7/8YSZ热障涂层热冲击性能的影响

稀土锆酸盐与8YSZ所组成的双陶瓷层涂层是目前热障涂层领域研究的热点,而陶瓷层厚度对其热冲击性能有着显著影响。采用有限元软件ANSYS研究了表层厚度对Sm2Zr2O7/8YSZ热障涂层淬冲击热应力的影响,并与单一Sm2Zr2O7涂层进行了比较。结果表明,在Sm2Zr2O7/8YSZ涂层的表面处具有最大的径向热冲击应力,最大轴向应力则存在于陶瓷层/金属粘结层界面处,涂层各处剪应力基本相当。涂层表面及两陶瓷层界面处的径向热应力随表层厚度的增加而减小,陶瓷层/粘结层界面处径向应力则随表层厚度增加而增大。每个界面处的轴向应力随表层厚度增加而降低,而剪应力绝对值则随表层厚度增加而增大。与单一Sm2Zr2O7涂层相比,Sm2Zr2O7/8YSZ涂层的热应力明显偏小,说明增加涂层的层数有利益改善涂层的抗热冲击性能。     

La3+,Ce4+共掺杂Sm2Zr2O7陶瓷的热物理性能

以Sm2O3,La2O3,ZrO2和CeO2为原料,采用固相反应法制备(Sm0.5La0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷。用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析样品的相成分和微观组织,用激光脉冲法和推杆法测量样品的热物理性能。结果表明,所制备的样品具有萤石晶体结构,且组织致密,晶界清晰,具有较低的热导率和较高的热膨胀系数。良好的热物理性能表明(Sm0.5La0.5)2(Zr0.7Ce0.3)2O7陶瓷有潜力用作热障涂层陶瓷层候选材料。     

氧化铝掺杂对Ba0.6Sr0.4(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷介电性能的影响

Zr4+取代Ti4+的Ba0.6Sr0.4(Zr0.2Ti0.8)O3固溶体在降低介电常数的同时,保持了BST固溶体优异的可调性。为降低BST材料的介电损耗和介电常数,以氧化铝为改性剂对Ba0.6Sr0.4(Zr0.2Ti0.8)O3材料(BSZT材料)进行了掺杂。随着氧化铝掺杂质量分数从1%到10%增加,BSZT材料的介电常数从5000降低到了1550(100kHz),介电损耗降低到0.001(100kHz)以下,而材料的介电可调性保持在35%左右(1.5kV/mm)。X射线衍射图谱表明,烧结后得到的BSZT材料具有典型的钙钛矿结构。扫描电子显微镜观察表明,氧化铝的掺杂使得陶瓷致密度较高,晶粒均匀。     

MgO掺杂对稀土锆酸盐Sm2Zr2O7热导率的影响

通过掺杂二价元素以改变稀土锆酸盐中缺陷浓度的方法，研究了不同含量MgO掺杂对稀土锆酸盐Sm2Zr2O7热扩散系数及热导率的影响。采用高温固相法在1600℃烧结10h制备得到了致密的试样，所有试样均保持单相的焦绿石结构。结果表明，随着MgO掺杂量的增多，热导率没有降低，反而有升高的趋势：在掺杂量为0．075-0．100范围内有一个斜率的变化，这些变化规律可能与MgO在Sm2Zr2O7中的固溶机理及其变化有关。     

稀土锆酸盐Sm_2Zr_2O_7的二价离子掺杂研究

研究了二价元素Ca、Sr、Ba在稀土锆酸盐Sm_2Zr_2O_7中掺杂固溶情况,并采用激光闪射法测定了固溶样品的热导率.X射线衍射数据表明,相对于Mg~(2+)离子,Ca~(2+)、Sr~(2+)、Ba~(2+)离子在Sm_2Zr_2O_7中的固溶度并不大,在较小的掺杂量时,就有相应的锆酸盐化合物相析出,这是掺杂机制的不同造成的;而固溶样品的热导率测试结果说明,掺杂能降低材料的热导率,但降低幅度不大.     

Sm2Ce2O7-Gd2Zr2O7复合材料制备及热导率

目的探讨了Gd_2Zr_2O_7的颗粒度和含量对(Sm_2Ce_2O_7)1-x(Gd_2Zr_2O_7)x复合材料热导率的影响。方法用纳米级和微米级粉体制备了两个系列的(Sm_2Ce_2O_7)1-x(Gd_2Zr_2O_7)x复合材料。用X射线衍射技术分析了材料的相组成,用扫描电镜观察了复合材料的显微形貌,用纽曼科普定律计算了复合材料的比热,用激光脉冲法测试了材料的热扩散系数。根据比热、密度和热扩散系数计算了复合材料的热导率,并根据最终热导率结果,分析了Gd_2Zr_2O_7颗粒度和含量对复合材料热导率的影响。结果所合成的粉体均具有单一的萤石晶体结构,纳米级Gd_2Zr_2O_7粉体最大比表面积为15.413 m~2/g,微米级Sm_2Ce_2O_7粉体最小比表面积为0.226 m~2/g。所制备的两个系列的(Sm_2Ce_2O_7)1-x(Gd_2Zr_2O_7)x复合材料也表现出单一的萤石晶体结构,但晶粒大小不均匀。结论当x=0.5时,纳米粉体制备的复合材料存在明显的纳米晶。微米级Gd_2Zr_2O_7对复合材料声子热导率抑制不明显,但可以抑制高温光子热导率;纳米级Gd_2Zr_2O_7的引入可明显降低复合材料的声子热导率,但对高温光子热导率抑制不明显。两个系列复合材料的热导率均低于YSZ。     

柠檬酸凝胶燃烧法制备Nd、Yb:GGG纳米多晶粉体

以Nd2O3、Yb2O3、Gd2O3和Ga2O3为原料,采用柠檬酸凝胶燃烧法制备了Nd3xYb3yGd(3-3x-3y)Ga5O12(Nd、Yb:GGG)纳米多晶粉体。利用XRD、IR、SEM及荧光光谱研究了Nd、Yb:GGG纳米多晶粉体的相组成及荧光性能。XRD测试结果表明,粉体在未煅烧时已结晶,煅烧温度为700℃时粉体已形成Nd、Yb:GGG纯相;SEM观察发现,Nd、Yb:GGG纳米多晶粉体粒度约为50nm,粒径均匀,分散性较好。荧光光谱测试结果表明,Nd、Yb:GGG纳米多晶粉体最强发射峰在1030nm,是Yb3+的2F5/2-2F7/2谱项导致的荧光发射,未发现Nd3+的荧光发射峰,说明Nd3+将吸收的能量传递给了Yb3+。     

Thermophysical properties of Sm2（Zr（1-x）Cex）2O7 ceramics

Sm2(Zr1-xCex)2O7 (x = 0.1, 0.2, and 0.3) ceramics were prepared by solid reaction method at 1600～C for 10 h using Sm2O3, ZrO2, and CeO2as starting reactants. The phase compositions, microstructures, thermal expansion coefficients, and partial thermal conductivities of these materials were investigated. X-ray diffraction (XRD) results reveal that Sm2(Zr0.gCe0.t～zO7 with pyrochiore structure and Sm2(Zr1-xCex)2O7 (x = 0.2 and 0.3) with fluorite structure were synthesized, and scanning electrical microscopy (SEM) images show that the microstructures of these products are very dense. The linear thermal expansion coefficients increase with increasing temperature in the temperature range from ambient to 1200℃, and the thermal expansion coefficients increase with increasing content of doped CeO2. The thermal conductivities of Sm2(Zr0.8Ce0.2)2O7 and Sm2(Zr0.7Ce0.3)2O7 decrease gradually with an increase in temperature. These results show that the synthesized ceramic materials can be explored as novel prospective candidate materials for use in new thermal barrier coating systems in the future.     

等离子喷涂Gd2Zr2O7-SrZrO3复合陶瓷涂层的微观结构和性能

通过固相反应法合成了Gd2Zr2O7-SrZrO3 (GZSZ,Gd2Zr2O7:SrZrO3=7:3)复合陶瓷粉末,并采用喷雾造粒法和大气等离子喷涂法分别制备了适合等离子喷涂使用的相应喷涂粉末及涂层。使用X射线衍射、扫描电子显微镜对粉末和涂层的相组成、显微结构进行分析。借助激光热导仪、高温热膨胀仪对涂层的热扩散系数和热膨胀系数、烧结系数进行了表征。结果表明,制备的GZSZ复合陶瓷粉末和涂层都由Gd2Zr2O7和SrZrO3两相组成,粉末中的Gd2Zr2O7为烧绿石结构,而涂层中的Gd2Zr2O7为萤石结构,SrZrO3都为钙钛矿结构。制备态GZSZ涂层的孔隙率为~14%。GZSZ涂层1400℃热处理5 h后的热膨胀系数为(9.8~11.2)×10-6 K-1。制备态GZSZ涂层的热导率为~0.8 W·m-1·K-1,与制备态SrZrO3涂层的热导率~1.0 W·m-1·K-1相比降低~20%。1400℃热处理360 h后GZSZ涂层的热导率增加到~1.5 W·m-1.K-1。综上表明,GZSZ涂层是一种很有前景的复合陶瓷热障涂层材料。     

A contribution to the crystallochemistry of ternary 1:1:1 and 1:1:2 rare earth intermetallic phases with Pb and Pd

The ternary alloys of the rare earths with lead and palladium were studied for the stoichiometric ratios 1:1:1 and 1:1:2 with respect to the structure of these alloys and their existence field. RPbPd (R = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Y, Ho, Er, Tm, Yb) compounds have a hexagonal structure, hP9 Fe₂P type, while RPbPd₂ (R = Pr, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb) alloys have the cubic AlCu₂Mn-type structure (cF16, BiF₃ superstructure).     

Sm2Zr2O7-ZrB2/SiC复合材料的制备及力学性能研究

运用共沉淀法制备Sm2Zr2O7原料粉末,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备锆酸钐质量分数分别为25%、50%、75%的Sm2Zr2O7-ZrB2/SiC复合材料,对材料进行相成分、微观形貌、力学性能测试表征。结果表明,采用SPS在1600℃下可制备出高致密度的Sm2Zr2O7-ZrB2/SiC三相复合材料。随着复合材料中Sm2Zr2O7含量的增加力学性能显著降低,主要是Sm2Zr2O7材料本身的力学性能较低,且烧结过程中易形成连续相以及烧结应力共同作用的结果。     

La_2O_3,CeO_2掺杂Sm_2Zr_2O_7陶瓷制备及热物理性能

以Sm_2O_3, La_2O_3, ZrO_2和CeO_2为原料,采用固相反应法制备了(Sm_0.5La_0.5)_2(Zr_0.6Ce_0.4)_2O_7陶瓷.用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)研究了样品的相成分和微观组织,用激光脉冲法和推杆法测量了样品的热导率和热膨胀系数.结果表明,所制备的样品具有萤石晶体结构,且组织致密晶界清晰,并具有较低的热导率和满足热障涂层要求的热膨胀系数.