【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料及其制备方法，具体地说，涉及一种(la0.3k0.1ca0.2sr0.2ba0.2)tio3+δ陶瓷涂层材料及其制备方法，属于高熵陶瓷材料。
技术介绍
1、面对极端恶劣的环境，材料的导热系数需要尽可能低，以便在保持正常运行的同时最大限度地减少热扩散。热障涂层是迫切需要低导热系数的经典应用之一，也是目前公认的可大幅度提高高温合金服役温度的最有效方法。氧化钇稳定氧化锆(ysz)是较为广泛使用的热障涂层材料，但温度高于1200℃时，ysz会出现相变、应变容限降低以及热导率偏高等热物理性能和力学性能的退化，最终导致热障涂层失效、器件性能和使用寿命的恶化，不满足下一代发动机的要求。因此，开发具有优异隔热性能的新型陶瓷材料以扩大陶瓷材料在热防护领域的应用范围至关重要。
2、在过去的研究中，熵的作用几乎没有被考虑在材料开发中。高熵是一种新的材料设计概念，由yeh首次提出，并于2015年由rost首次应用于陶瓷领域，rost报道了高熵氧化物。高熵陶瓷由于其高热稳定性、优越的机械性能和良好的耐腐蚀性，吸引了越来越多的关注，包括高熵氧化物、高熵碳化物和高熵硼化物。但直到2021年，关于高熵陶瓷发表论文最多的仍是高熵氧化物(heos)，因为其特定的性质及潜在的应用，如在热防护，催化，电学性能等领域。钙钛矿型氧化物(abo3)由角状共用的bo3八面体组成，a金属离子位于其中的间隙位置，引起了人们的广泛关注。这种结构特点使abo3在成分和配置上拥有多种选择，具有定制的机械和热性能。高度无序的高熵陶瓷
3、虽然目前已有大量高熵稀土钛酸盐氧化物的相关报道，由zhang ping等人报道的采用高温固相反应法制备物相组成为(ca0.25sr0.25ba0.25la0.25)tio3+δ的高熵稀土钛酸盐氧化物材料在1073k时具有2.5w·m-1·k-1的晶格热导率，热障性能有待提高。与此同时高温固相反应法制备的样品常存在致密度较低，维氏硬度较低等缺陷。
4、近年来，la1-xsrxtio3+δ层状钙钛矿陶瓷由于其优异的近红外光反射性能，吸引了大量的研究。然而，在极端环境下，由于其热稳定的不足，氧原子会逸出晶格导致其特殊的层状结构发生重排，进而导致光反射率下降，隔热能力降低，热防护效果较差。与此同时高温固相反应法制备的样品常存在致密度较低，维氏硬度较低等缺陷。
技术实现思路
1、为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料及其制备方法。通过掺杂元素的设计添加并通过调整工艺参数成功制备了理想的新型高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料(la0.3k0.1ca0.2sr0.2ba0.2)tio3+δ，使其晶体结构、微观组织以及氧空位缺陷浓度发生改变，使所述的涂层块体材料致密度大于98.4％，维氏硬度为10gpa～12gpa，在25℃～1200℃热导率为1.39w·m-1·k-1～1.75w·m-1·k-1；采用高温固相反应法制备所述涂层材料的工艺流程简洁，制备成本较低，易于推广。
2、为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
3、一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料，所述涂层材料的物相组成为(la0.3k0.1ca0.2sr0.2ba0.2)tio3+δ。
4、一种本专利技术所述的高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，所述方法步骤如下：
5、(1)按照所述涂层材料的物相组成，采用化学计量比称取各个原料粉体，采用湿法球磨混合均匀，形成浆料；
6、步骤(1)中：
7、所述原料粉体为氧化镧、碳酸钾、氧化锶、氧化钡、氧化钙和二氧化钛的粉体。
8、优选所述原料粉体的粒径均为1μm～5μm，纯度均≥99.9％。
9、优选所述球磨的磨球与原料粉体的质量比为2:1～4:1。
10、优选所述球磨的球磨介质为无水乙醇。
11、优选所述球磨的球磨转速为300r/min～400r/min，球磨时间为12h～24h。
12、(2)将步骤(1)制得的浆料干燥得到粉体，将粉体升温至900℃～1000℃下恒温预煅烧2h～3h，然后随炉冷却，再升温至1300℃～1400℃下恒温煅烧10h～15h后进行降温冷却，制备得到本专利技术所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料。
13、步骤(2)中：
14、优选采用旋转蒸发进行干燥，具体如下：
15、设置水浴加热温度为65℃～85℃，以20r/min～30r/min的旋转速度进行旋转蒸发，再将旋转蒸发后的粉体置于100℃下烘干。
16、优选浆料干燥后进行研磨，过筛，得到过筛后的粉体，再升温预煅烧。
17、优选预煅烧的升温速率为5℃/min～10℃/min。
18、优选煅烧的升温速率为5℃/min～10℃/min。
19、优选降温过程中，先以5℃/min～10℃/min的降温速率降温至900℃～1000℃，然后随炉冷却至室温。
20、一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层，所述涂层采用本专利技术所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料在不锈钢基底上制备得到。
21、有益效果
22、(1)本专利技术提供了一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料，通过掺杂元素的设计添加并通过调整工艺参数成功制备了一种(la0.3k0.1ca0.2sr0.2ba0.2)tio3+δ新型a位非等比例的高熵钙钛矿涂层材料，所述涂层材料为具有钙钛矿晶体结构的单相化合物，所述的涂层块体材料的致密度大于98.4％，维氏硬度为10gpa～12gpa，在25℃～1200℃热导率为1.39w·m-1·k-1～1.75w·m-1·k-1；所述涂层材料具有较低的热导率，丰富了高熵陶瓷的种类，作为热防护型高温隔热材料具有广阔的应用前景。
23、(2)本专利技术提供了一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料，所述涂层材料中各个元素的种类、含量及其协同作用的技术效果使涂层材料晶体结构、微观组织以及氧空位缺陷浓度发生改变。通过提高la3+的元素比例，并相应地减少k+，由于a位元素平均价态的升高，氧空位的形成会被抑制。且latio3的形成能比ktio3更低，金属原子与氧原子的键强增加也可以抑制氧空位；通过抑制氧空位含量从而提高所述涂层材料反射性能，增强隔热能力，提高热障性能。
24、(3)本专利技术提供了一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，所述方法为球磨和高温固相反应法，制备工艺流程简洁，制备成本较低，易于推广。
25、(4)本专利技术提供了一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，所述制备方法中，步骤(1)通过湿法球磨使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料，其特征在于：所述涂层材料的物相组成为(La0.3K0.1Ca0.2Sr0.2Ba0.2)TiO3+δ。
2.一种如权利要求1所述的高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述原料粉体的粒径均为1μm～5μm，纯度均≥99.9％。
4.根据权利要求2或3所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述球磨的磨球与原料粉体的质量比为2:1～4:1；所述球磨的球磨介质为无水乙醇；所述球磨的球磨转速为300r/min～400r/min，球磨时间为12h～24h。
5.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，干燥方式具体为：设置水浴加热温度为65℃～85℃，以20r/min～30r/min的旋转速度进行旋转蒸发，再将旋转蒸发后的粉体置于100℃下烘干。
6.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷
7.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，预煅烧的升温速率为5℃/min～10℃/min；煅烧的升温速率为5℃/min～10℃/min；降温过程中，先以5℃/min～10℃/min的降温速率降温至900℃～1000℃，然后随炉冷却至室温。
8.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，采用旋转蒸发进行干燥，具体为：设置水浴加热温度为65℃～85℃，以20r/min～30r/min的旋转速度进行旋转蒸发，再将旋转蒸发后的粉体置于100℃下烘干；
9.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述原料粉体的粒径均为1μm～5μm，纯度均≥99.9％；
10.一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层，其特征在于：所述涂层采用如权利要求1所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料在高温镍基合金基底上制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料，其特征在于：所述涂层材料的物相组成为(la0.3k0.1ca0.2sr0.2ba0.2)tio3+δ。
2.一种如权利要求1所述的高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述原料粉体的粒径均为1μm～5μm，纯度均≥99.9％。
4.根据权利要求2或3所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述球磨的磨球与原料粉体的质量比为2:1～4:1；所述球磨的球磨介质为无水乙醇；所述球磨的球磨转速为300r/min～400r/min，球磨时间为12h～24h。
5.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐陶瓷涂层材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，干燥方式具体为：设置水浴加热温度为65℃～85℃，以20r/min～30r/min的旋转速度进行旋转蒸发，再将旋转蒸发后的粉体置于100℃下烘干。
6.根据权利要求2所述的一种高熵稀土钛酸盐...
【专利技术属性】
技术研发人员：高畅，朱锦鹏，杨凯军，张亚宁，田金玉，王海龙，何季麟，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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