多元稀土氧化物掺杂二氧化锆基热障涂层材料的热物理性能及高温稳定性研究

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发表于 2023-10-9 20:37:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库解析:
稀土氧化物掺杂氧化锆是提高传统氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层陶瓷层材料隔热性能和高温稳定性的有效途径之一。本论文选用Gd2O3和Yb2O3两种稀土氧化物作为稳定剂掺杂到YSZ中,在1500℃高温固相反应12h合成制得了Gd2O3和Yb2O3多元稀土氧化物掺杂的YSZ(含3.5mol.% Y2O3)粉末(GY-YSZ),采用冷压成型和热压成型两种方法制得GY-YSZ块体样品。研究了Gd2O3和Yb2O3掺杂量对GY-YSZ陶瓷材料的相组成和热物理性能的影响规律。研究发现,掺杂2~3mol.%Gd2O3和Yb2O3后GY-YSZ的热导率为0.90~1.15(W•(m•K)-1),比YSZ降低30%以上,显示了良好的隔热性能。随着Gd2O3和Yb2O3总掺杂量的增加,GY-YSZ块材中M相含量逐渐降低,当总掺杂量为3.0mol%时,GY-YSZ块材中M相低于4mol.%;随着Gd2O3和 Yb2O3掺杂量增加,T′相的含量逐渐增加,当掺杂量增加到2.5mol.%时,T′相的含量开始减少,而C相含量逐渐升高。研究了在1400℃保温不同时间和在1200℃经过热循环后GY-YSZ的相稳定性。成分为1mol%Gd2O3-2mol%Yb2O3的GY-YSZ块材的高温相稳定性最好。与YSZ相比,GY-YSZ在热循环过程中表现出较小的残余应力,说明Gd2O3和Yb2O3掺杂到YSZ中提高了YSZ的相稳定性能,这是因为Gd3+和Yb3+作为结构稳定剂本身具有立方或四方晶体结构,其固溶到YSZ晶格中使ZrO2的结构稳定化,增加了GY-YSZ中T′相和C相的含量。





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