一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高熵陶瓷
，具体涉及一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]高熵氧化物是指由多种金属或非金属氧化物按照等摩尔或近摩尔比通过相互固溶的方法制备得到的单一结构的氧化物，其具有成分设计和性能调控的无限可能，受到了研究人员的广泛关注
。
迄今为止，包括高熵岩盐型氧化物
、
高熵尖晶石型氧化物
、
高熵钙钛矿型氧化物
、
高熵稀土硅酸盐氧化物等在内的多种高熵氧化物体系相继被开发
。
高熵稀土硅酸盐具有与硅基陶瓷物化相容性优异
、
高温相稳定性良好
、
抗腐蚀性优异等优良特征，被认为是下一代环境障涂层的最佳候选材料，在航空航天发动机热端部件上具有广阔的应用前景
。
[0003]目前，关于高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体的合成方法报道较少，其合成方法主要包括固相反应法和溶胶
‑
凝胶法两种
。
固相反应法具有成本低
、
产量大
、
制备工艺简单等优点，是目前合成高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体最常用的方法，但也存在合成周期长
(3
天～4天
)、
合成温度高
(1550℃
～
1700℃)、
能耗大
、
效率低等问题，且合成的粉体还存在粒径粗大
(30
>μ
m
～
40
μ
m)、
元素分布不均匀
、
组分空间小
、
含杂质相等质量问题
(
例如：
Synthesis,microstructures,and corrosion behaviors of multi
‑
components rare
‑
earth silicates,Wei Liao,Yongqiang Tan,Chaowen Zhu,Zhen Teng,Peng Jia,Haibin Zhang.Ceramics International,47(2021):32641
‑
32647
；
(Er
0.25
Tm
0.25
Yb
0.25
Lu
0.25
)2Si2O
7 environmental barrier coating material subjected to water vapor and molten calcium
‑
magnesium
‑
aluminosilicate(CMAS),Luchao Sun,Yixiu Luo,Zhilin Tian,Tiefeng Du,Xiaomin Ren,Jialin Li,Wanpeng Hu,Jie Zhanga,Jingyang Wang.Corrosion Science,175(2020):108881)
，最终导致高熵稀土硅酸盐陶瓷的实际应用受到了很大限制
。
[0004]因此，亟需开发一种快速
、
低温
、
低成本制备高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体的方法，并制备出高纯
、
粒径细小
、
元素分布均匀
、
组分空间大的高品质粉体
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用
。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体的制备方法包括以下步骤：
[0008]1)
将稀土氧化物粉体
、SiO2粉体
、LiCl
和
KCl
混合进行研磨，稀土氧化物粉体由
Sc2O3粉体
、Y2O3粉体
、Dy2O3粉体
、Ho2O3粉体
、Er2O3粉体
、Tm2O3粉体
、Yb2O3粉体
、Lu2O3粉体中的至少四种组成，得到混合粉体；
[0009]2)
将混合粉体置于温度为
700℃
～
900℃
的条件下进行煅烧，再进行水洗和干燥，
即得高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体
。
[0010]优选地，步骤
1)
所述稀土氧化物粉体由
Sc2O3粉体
、Y2O3粉体
、Dy2O3粉体
、Ho2O3粉体
、Er2O3粉体
、Tm2O3粉体
、Yb2O3粉体
、Lu2O3粉体中的至少四种按照等摩尔比组成
。
[0011]优选地，步骤
1)
所述稀土氧化物粉体的粒径为1μ
m
～3μ
m
，纯度
≥99.9
％
。
[0012]优选地，步骤
1)
所述
SiO2粉体的粒径为1μ
m
～3μ
m
，纯度
≥99.9
％
。
[0013]优选地，步骤
1)
所述稀土氧化物粉体和
SiO2粉体的总质量与
LiCl
和
KCl
的总质量的比为
1:8
～
10。
[0014]优选地，步骤
1)
所述
LiCl、KCl
的质量比为
1:1.2
～
1.4。
[0015]优选地，步骤
1)
所述稀土氧化物粉体中的稀土原子的总摩尔量
、SiO2粉体中的
Si
原子的摩尔量的比为
1:1.7
～
1.9。SiO2少量5％～
15
％，可以合成得到高熵稀土单硅酸盐超细粉体
(X2
‑
RE2SiO5结构
)。
[0016]优选地，步骤
1)
所述稀土氧化物粉体中的稀土原子的总摩尔量
、SiO2粉体中的
Si
原子的摩尔量的比为
1.1
～
1.2:1。SiO2过量
10
％～
20
％，可以合成得到高熵稀土双硅酸盐超细粉体
(
β
‑
RE2Si2O7结构
)。
[0017]优选地，步骤
1)
所述研磨的时间不低于
30min。
[0018]进一步优选地，步骤
1)
所述研磨的时间为
30min<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
将稀土氧化物粉体
、SiO2粉体
、LiCl
和
KCl
混合进行研磨，稀土氧化物粉体由
Sc2O3粉体
、Y2O3粉体
、Dy2O3粉体
、Ho2O3粉体
、Er2O3粉体
、Tm2O3粉体
、Yb2O3粉体
、Lu2O3粉体中的至少四种组成，得到混合粉体；
2)
将混合粉体置于温度为
700℃
～
900℃
的条件下进行煅烧，再进行水洗和干燥，即得高熵稀土硅酸盐陶瓷粉体
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤
1)
所述稀土氧化物粉体由
Sc2O3粉体
、Y2O3粉体
、Dy2O3粉体
、Ho2O3粉体
、Er2O3粉体
、Tm2O3粉体
、Yb2O3粉体
、Lu2O3粉体中的至少四种按照等摩尔比组成；步骤
1)
所述稀土氧化物粉体的粒径为1μ
m
～3μ
m
，纯度
≥99.9
％；步骤
1)
所述
SiO2粉体的粒径为1μ
m
～3μ
m
，纯度
≥99.9
％；步骤
1)
所述稀土氧化物粉体和
SiO2粉体的总质量与
LiCl
和
KCl
的总质量的比为
1:8
～
10。3.
根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤
1)
所述
LiCl、KCl
的质量比为
1:1.2
～
1.4。4.
根据权利要求3所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚衍辉，魏鹏，覃业霞，刘洋，谢平波，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：