《NdxY0.166-xTa0.166Zr0.668O2陶瓷结构与热导率的研究》.pdf

第35卷 第4期 稀 土 Vo1．35，No．4 2014年 8月 ChineseRareEarths August2014 NdxYo Ta0 Zr0 O2陶瓷结构与热导率的研究 ． 166一x ． 166 ． 668 王晓静 ，谢 敏 ，刘小鱼 ，王 峰 ，白 洋 ，宋希文 (1．内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014010； 2．包头稀土研究院，内蒙古 包头 014030) 摘 要：采用固相合成法制备NdY。 一Ta0_】66Zr0．668O2(X=0．01，0．02，0．025)陶瓷材料。分别利用x射线衍 射仪、扫描电子显微镜和NetzschLFA427激光导热仪对材料的物相组成、微观形貌以及热扩散性能进行表征。结 果表明：经 1600℃烧结6h，NdY。．．一Ta0．酌Zq 。O 陶瓷材料由单一四方相结构组成 ；随着X的增大，材料的晶粒 尺寸、热扩散系数以及热导率降低，其中X=0．025时热导率最低 ，范围在 1．60W／(m ·K)一2．027／／(m ·K)(室 温至 1000oC)。 关键词：热容；热扩散 ；热导率；陶瓷 中图分类号 ：TQ174．75 文献标识码 ：A 文章编号：1004-0277(2014)04-0013-05 6％～8％(质量分数)氧化钇部分稳定的氧化 具有 良好 的相稳定性。此外，在 ZrO 一Ta2O5一 锆(简称 6—8YSZ)因为具有优异的热物理和机械 YO3的基础上掺杂Nd2O3得到的NdO 一ZrO 一 性能所以用作热障涂层陶瓷顶层材料_1J，然而该材 TaO 一YO，材料不仅为单一的四方相结构，而且 料的使用温度极 限为 1200℃[23，当温度超过 热导率(2．1W／(in ·K)一1．5W／(I11·K)，20oC一 1200c=【，导致材料发生相变，引起应力集 中，最终致 1200oC)低 于 ZrO：一TaO5一Y2O3的热导率 使整个涂层失效 J。随着燃气轮机涡轮前进 口温 (2．35W／(In·K)一2．1W／(in ·K)，20 ℃ 一 度的不断提高，YSZ材料已不能满足需求，因此寻找 1200oC)]。因此稀土氧化物的掺杂能够 降低 新的陶瓷材料替代 YSZ材料是热障涂层的发展趋 ZrO：基 陶瓷材料 的热导率 J。本文主要研究 势 4J。刘 占国等人 的研 究表 明：在室温至 Nd2O3含量的变化对 Nd2O3一ZrO2一Ta2O5一Y2O3 1400℃ ，NdZrl O2 体系材料的物相组成以及热导率的影响，以期得到 一 一 2 (X= 0．1，0．2，0．3，0．4， 0．5)材料 的热导率从 2．01W／(m ·K)降低到 具有稳定四方相结构且低导热率的陶瓷材料。 1．50W／(in ·K)，该体系材料热导率较 7YSZ材料 1 实验部分 的热导率低 (J·Wu等 指出室温至700℃，7YSZ 1．1 试样制备 的热导率为3W／(m ·K)～2．3W／(in·K))。 采用固相合成法制备 NdY0ll66一Tao．166Zro．668O2 SRaghavan等人 研究结果表明，氧化钇与氧 (X=0．01，0．02，0．025)陶瓷材 料。将 NdO 化钽共同稳定的氧化锆材料 10Y10TaSZ(10表示的 (99．9％)、Y2O3(99．9％)、