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CN117964364B - 一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷及其制备方法，高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，高熵稀土氧化物的分子式为（RE1RE2RE3RE4）2O3，微晶玻璃粉体包括如下组分：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3、RE4 2O3、Al2O3和SiO2，RE1、RE2、RE3和RE4各不相同且选自Y、Yb、Ho、Er、Dy、Lu、Gd、Tm中的一种，与现有技术相比，本发明引入的高熵稀土氧化物与微晶玻璃中的二氧化硅和三氧化二铝反应可生成抗水氧腐蚀性能较好的稀土硅酸盐与莫来石，在提高陶瓷转化率的同时进一步提升陶瓷基复合材料的抗水氧腐蚀性能。

Description

一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于稀土硅酸盐陶瓷技术领域，具体涉及一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷及其制备方法。
背景技术
航空领域的发展对航空发动机材料的长寿命提出了更高要求，而目前应用的SiCf/SiC复合材料容易在高温水氧以及熔盐等恶劣环境中发生腐蚀，从而导致其失效。因此，亟需引入抗水相对SiCf/SiC复合材料进行改性。虽然稀土硅酸盐具有优良的抗水氧腐蚀性能，但是，稀土单硅酸盐与SiC基体的热膨胀系数不匹配，稀土双硅酸盐在高温下存在相稳定性较差，这些问题限制稀土硅酸盐的抗水氧性能应用。近年来，新兴的高熵陶瓷由于高熵效应提高了高熵稀土硅酸盐的高温稳定性。此外，鸡尾酒效应拓展了稀土硅酸盐家族，引入不同体系不同性能的高熵稀土硅酸盐。因此，高熵稀土硅酸盐是潜在的陶瓷基复合材料抗水氧相材料。
目前制备高熵稀土硅酸盐陶瓷的主要方法有溶胶凝胶法和固相反应法，文献1“High-entropy rare-earth disilicate (Lu0.2Yb0.2Er0.2Tm0.2Sc0.2)2Si2O7: A potentialenvironmental barrier coating material. J. Eur. Ceram. Soc. 42 (2022): 3570-3578”采用固相反应法，将等摩尔比的稀土氧化物与二氧化硅混合均匀，在高温下煅烧获得高熵稀土硅酸盐。该方法制备温度较高（1550 ºC），制备时间长。
文献2“High-entropy environmental barrier coating for the ceramicmatrix composites. J. Eur. Ceram. Soc. 39 (2019): 2574-2579”将正硅酸乙酯（TEOs）作为前驱体，与几种等摩尔比的稀土硝酸盐溶液混合，经过溶胶凝胶化以及高温热处理等步骤，获得高熵稀土硅酸盐。该方法制备温度较低，制备时间短，反应可控。
溶胶凝胶法是制备高熵稀土硅酸盐一种优良方法，但是用于制备高熵稀土硅酸盐改性的复合材料易存在不致密、周期长等问题。因此，需要一种新的方法将高熵稀土硅酸盐引入复合材料。
目前，将稀土材料引入复合材料的工艺主要有化学气相渗透（CVI）、聚合物浸渍裂解法（PIP）和反应熔体渗透法（RMI）。其中，RMI具有制备周期短，改性的复合材料致密化程度高，可大规模化生产等优点。文献3“Microstructure, thermophysical properties andoxidation resistance of SiCf/SiC-YSi2-Si composite fabricated through reactivemelt infiltration. J. Eur. Ceram. Soc. 43(2023): 5950-5960.”采用RMI法，选择Si-Y合金为熔渗材料，制备SiCf/SiC-YSi2-Si复合材料，该复合材料的孔隙率仅为4.83%，制备周期短，抗氧化性能优良。但是用Si合金熔渗改性的复合材料存在较多的残余Si，会对复合材料的高温力学性能和耐腐蚀性能产生不利的影响。
文献4“Microstructure and properties of SiCf/SiC joint brazed by Y-Al-Si-O glass. Ceram. Int. 2018: 8656-8663.”采用Y-Al-Si-O玻璃连接SiCf/SiC接头，结果显示YAS玻璃可润湿SiCf/SiC复合材料，且能较好地维持SiCf/SiC复合材料的抗剪强度，表明YAS玻璃可以用于SiCf/SiC复合材料基体改性。
专利号CN201510713666.6提出将Cr2O3与CaO-MgO-SiO2-Al2O3玻璃混合，通过高温下反应实现铬双重固定解毒。该方法将Cr2O3与玻璃反应，成功固定住铬渣中的Cr，并获得含Cr结晶相的玻璃陶瓷材料。该专利表明特定氧化物与玻璃混合热处理后能获得特定的晶体材料，促进玻璃陶瓷化。
综上，稀土微晶玻璃有望作为陶瓷基复合材料的改性剂，但是如何进一步提高玻璃的陶瓷转化率以及增加玻璃陶瓷内部的高熵稀土硅酸盐相比例成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，引入的高熵稀土氧化物与微晶玻璃中的二氧化硅和三氧化二铝反应可生成抗水氧腐蚀性能较好的稀土硅酸盐与莫来石，在提高陶瓷转化率的同时进一步提升高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的抗水氧腐蚀性能。
为达到上述目的，本发明提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，所述高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，所述高熵稀土氧化物的分子式为（RE1RE2RE3RE4）2O3，所述微晶玻璃粉体包括如下组分：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3、RE4 2O3、Al2O3和SiO2，其中，各组分的质量百分含量如下：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3和RE4 2O3的质量百分含量之和为0.1-45%，Al2O3的质量百分含量为5-25%，SiO2的质量百分含量为30-80%，所述RE1、RE2、RE3和RE4各不相同且选自Y、Yb、Ho、Er、Dy、Lu、Gd、Tm中的一种。
作为优选，所述高熵稀土氧化物与微晶玻璃粉体的质量比为1: (1-5)。本发明采用上述质量比的高熵稀土氧化物与微晶玻璃粉体，能控制残余相的含量，从而制得抗水氧腐蚀性能优异的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷。
作为优选，所述高熵稀土氧化物的粒径为1-100μm，微晶玻璃粉体的粒径为1-100μm。本发明采用上述粒径的高熵稀土氧化物与微晶玻璃粉体，能使反应充分进行，得到均匀的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷。
作为优选，所述高熵稀土硅酸盐复相陶瓷中，各组成相的质量百分数含量如下：高熵稀土硅酸盐：50-75%，莫来石：15-35%，二氧化硅5-20%，稀土氧化物5-15%。
本发明的第二个目的在于提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末；
S2、压制成型：将步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷。
作为优选，所述步骤S1中，球磨参数如下：球料比为1:（2-6），球磨介质选自去离子水、无水乙醇或甲苯中的一种，球磨转速为200-400 rpm，球磨时间为10-50h。
作为优选，所述步骤S2中，压制成型的参数如下：压制压力为4-12Mpa，压制时间为3-15min。
作为优选，所述步骤S3中，煅烧参数如下：煅烧温度为1200-1450℃，煅烧时间为1-5h。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、在高温下，通过高熵稀土氧化物与微晶玻璃中的二氧化硅反应促进玻璃析晶，可以减少玻璃残余相，转化为稀土硅酸盐结晶相；
2、引入的高熵稀土氧化物与微晶玻璃中的二氧化硅和三氧化二铝反应可生成抗水氧腐蚀性能较好的稀土硅酸盐与莫来石，在提高陶瓷转化率的同时进一步提升陶瓷基复合材料的抗水氧腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷在1200~1450ºC高温下热处理后的XRD图；
图2为本发明实施例1制得的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷在1400ºC下的水氧失重曲线。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
本发明实施例提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，高熵稀土氧化物的分子式为（RE1RE2RE3RE4）2O3，微晶玻璃粉体包括如下组分：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3、RE4 2O3、Al2O3和SiO2，其中，各组分的质量百分含量如下：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3和RE4 2O3的质量百分含量之和为0.1-45%，Al2O3的质量百分含量为5-25%，SiO2的质量百分含量为30-80%，RE1、RE2、RE3和RE4各不相同且选自Y、Yb、Ho、Er、Dy、Lu、Gd、Tm中的一种。
在具体实施方式中，高熵稀土氧化物与微晶玻璃粉体的质量比为1: (1-5)。
在具体实施方式中，高熵稀土氧化物的粒径为1-100μm，微晶玻璃粉体的粒径为1-100μm。
在具体实施方式中，高熵稀土硅酸盐复相陶瓷中，各组成相的质量百分数含量如下：高熵稀土硅酸盐：50-75%，莫来石：15-35%，二氧化硅5-20%，稀土氧化物5-15%。
本发明具体实施方式的第二个目的在于提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末；
S2、压制成型：将步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷。
在具体实施方式中，步骤S1中，球磨参数如下：球料比为1:（2-6），球磨介质选自去离子水、无水乙醇或甲苯中的一种，球磨转速为200-400 rpm，球磨时间为10-50h；
在具体实施方式中，步骤S2中，压制成型的参数如下：压制压力为4-12Mpa，压制时间为3-15min。
在具体实施方式中，步骤S2中，坯体的直径为1-10cm。
在具体实施方式中，步骤S3中，煅烧参数如下：煅烧温度为1200-1450℃，煅烧时间为1-5h。
以下结合具体实施例对本发明的技术效果进行说明。
实施例1：本实施例提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，高熵稀土氧化物的分子式为(Y0.25Yb0.25Er0.25Ho0.25)2O3，微晶玻璃粉体包括如下组分：Y2O3、Yb2O3、Er2O3、Ho2O3、Al2O3和SiO2，其中，各组分的质量百分含量如下：4.8wt% Y2O3、8.2wt%Yb2O3、8.1wt%Er2O3、7.9wt%Ho2O3、16wt%Al2O3、55wt%SiO2，高熵稀土氧化物的质量为2g，微晶玻璃粉体的质量为2g。
本实施例高熵稀土硅酸盐复相陶瓷通过如下方法制备得到：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末，球磨参数如下：球料比为1:5，球磨介质为去离子水，转速为300rpm，球磨时间为10h；
S2、压制成型：称取1.5g步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体，压制成型的参数如下：压制压力为4Mpa，压制时间为3min，压制得到的坯体的直径为13mm；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，煅烧参数如下：煅烧温度为1200℃，煅烧时间为2h。
申请人进行进一步分析，其中图1为本发明实施例1制得的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷在1200~1450 ºC高温下热处理后的XRD图，从图1可以看出，本实施例制得的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷含有高熵稀土硅酸盐、莫来石、二氧化硅和稀土氧化物等相结构，且仅含微量的SiO2残余玻璃相；图2为本发明实施例1制得的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷在1400ºC下的水氧失重曲线，从图2可以看出，在1400 ºC、50%H2O-50%O2的水氧环境中保持100 h仅失重0.022%。
实施例2：本实施例提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，高熵稀土氧化物的分子式为(Y0.25Yb0.25Er0.25Ho0.25)2O3，微晶玻璃粉体包括如下组分：Y2O3、Yb2O3、Er2O3、Ho2O3、Al2O3和SiO2。其中，各组分的质量百分含量如下：4.6wt% Y2O3、8wt%Yb2O3、7.8wt%Er2O3、7.6wt%Ho2O3、18wt%Al2O3和54wt%SiO2，高熵稀土氧化物的质量为0.6g，微晶玻璃粉体的质量为1.2g。
本实施例高熵稀土硅酸盐复相陶瓷通过如下方法制备得到：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末，球磨参数如下：球料比为1:4，球磨介质为无水乙醇，转速为250 rpm，球磨时间为20h；
S2、压制成型：称取1.5g步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体，压制成型的参数如下：压制压力为6Mpa，压制时间为6min，压制得到的坯体的直径为13mm；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，煅烧参数如下：煅烧温度为1300℃，煅烧时间为1h。
经SEM检测得到的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷中仅含微量的SiO2残余玻璃相，在1400 ºC、50%H2O-50%O2的水氧环境中保持100 h仅失重0.05%。
实施例3：本实施例提供一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，高熵稀土氧化物的分子式为(Y0.25Er0.25Lu0.25Tm0.25)2O3，微晶玻璃粉体包括如下组分：Y2O3、Lu2O3、Er2O3、Tm2O3、Al2O3和SiO2。其中，各组分的质量百分含量如下：7.3 wt%Y2O3、12.9 wt%Lu2O3、12.5 wt%Er2O3、12.3wt%Tm2O3、22wt%Al2O3、33wt%SiO2，高熵稀土氧化物的质量为1.2g，微晶玻璃粉体的质量为3.6g。
本实施例高熵稀土硅酸盐复相陶瓷通过如下方法制备得到：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末，球磨参数如下：球料比为1:4，球磨介质选自去离子水、无水乙醇或甲苯中的一种，转速为300 rpm，球磨时间为24h；
S2、压制成型：称取1.5g步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体，压制成型的参数如下：压制压力为10Mpa，压制时间为10min，压制得到的坯体的直径为13mm；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，煅烧参数如下：煅烧温度为1450℃，煅烧时间为3h。
经SEM检测得到的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷中仅含微量的SiO2残余玻璃相，在1400 ºC、50%H2O-50%O2的水氧环境中保持100 h仅失重0.01%。
从上述结果可以看出，引入的高熵稀土氧化物与微晶玻璃中的二氧化硅和三氧化二铝反应可生成抗水氧腐蚀性能较好的稀土硅酸盐与莫来石，在提高陶瓷转化率的同时进一步提升陶瓷基复合材料的抗水氧腐蚀性能。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，其特征在于，所述高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体制得，所述高熵稀土氧化物的分子式为（RE1RE2RE3RE4）2O3，所述微晶玻璃粉体包括如下组分：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3、RE4 2O3、Al2O3和SiO2，其中，各组分的质量百分含量如下：RE1 2O3、RE2 2O3、RE3 2O3和RE4 2O3的质量百分含量之和为0.1-45%，Al2O3的质量百分含量为5-25%，SiO2的质量百分含量为30-80%，所述RE1、RE2、RE3和RE4各不相同且选自Y、Yb、Ho、Er、Dy、Lu、Gd、Tm中的一种；所述高熵稀土硅酸盐复相陶瓷由以下制备方法制得：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末；
S2、压制成型：将步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后，高熵稀土氧化物与微晶玻璃中的二氧化硅反应生成高熵稀土硅酸盐，得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，所述高熵稀土硅酸盐复相陶瓷中，各组成相的质量百分含量如下：高熵稀土硅酸盐：50-75%，莫来石：15-35%，二氧化硅5-20%，稀土氧化物5-15%。
2.如权利要求1所述的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，其特征在于，所述高熵稀土氧化物与微晶玻璃粉体的质量比为1:(1-5)。
3.如权利要求1所述的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷，其特征在于，所述高熵稀土氧化物的粒径为1-100μm，所述微晶玻璃粉体的粒径为1-100μm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1、混合原料：分别称取高熵稀土氧化物和微晶玻璃粉体，通过球磨混合均匀得到混合粉末；
S2、压制成型：将步骤S1得到的混合粉末压制得到坯体；
S3、煅烧：将步骤S2得到的坯体置于马弗炉中煅烧后得到高熵稀土硅酸盐复相陶瓷。
5.如权利要求4所述的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，球磨参数如下：球料比为1:（2-6），球磨介质选自去离子水、无水乙醇或甲苯中的一种，球磨转速为200-400rpm，球磨时间为10-50h。
6.如权利要求4所述的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，压制成型的参数如下：压制压力为4-12MPa，压制时间为3-15min。
7.如权利要求4所述的高熵稀土硅酸盐复相陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，煅烧的参数如下：煅烧温度为1200-1450℃，煅烧时间为1-5h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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