一种低热导率高熵陶瓷热障涂层材料的制作方法

技术特征：
1.一种低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，由如下步骤制备得到：步骤a：高熵陶瓷粉体的制备：以三价稀土元素的硝酸盐和四价金属元素的醋酸盐为原料，采用等离子喷涂工艺制备具有空心球状结构的高熵陶瓷粉体；步骤b：高熵陶瓷粉体的预处理：向高熵陶瓷粉体中依次加入聚乙烯醇水溶液和乙醇溶液进行研磨，研磨后放入烘箱中干燥，得到前驱体粉末；步骤c：陶瓷坯体的制备：将前驱体粉末放入台式粉末压片机的钢模中预压成圆片状或条形状块材；将压制好的圆片状或条形状块材放入一次性橡胶指套中抽真空后，放入冷等静压机中进行冷等静压处理，处理后得到陶瓷坯体；步骤d：陶瓷坯体的烧制：将陶瓷坯体置于马弗炉中煅烧，煅烧结束后随炉冷却，即得到低热导率高熵陶瓷热障涂层材料。2.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤a中，高熵陶瓷粉体的制备方法包括如下步骤：步骤(a-1)：将三价稀土元素的硝酸盐溶液和四价金属元素的醋酸盐溶液混合，得到混合分散体系a；步骤(a-2)：向混合分散体系a中加入去离子水，搅拌混匀，得到混合分散体系b；步骤(a-3)：将混合分散体系b用标准筛过滤，除去未溶解的杂质，得到混合分散体系c；步骤(a-4)：用三电极等离子喷枪将混合分散体系c均匀喷入水中，喷入水中的液滴经过自然沉降后离心干燥，即得到具有空心球状结构的单晶高熵陶瓷粉体；制备得到的高熵陶瓷粉体的化学式为a2b2o7，a位为三价稀土元素，b位为四价金属元素；三价稀土元素为镧、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、镱、钇或镥；四价金属元素为钛、铈、锡、锆或铪。3.根据权利要求2所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，a位由5～7种三价稀土元素组成，高熵陶瓷粉体的化学式为(me1
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me2
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)2b2o7、(me1
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)2b2o7、或(me1
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)2b2o7；me1、me2、me3、me4、me5、me6和me7均为镧、钕、钐、铕、钆、镝、钬、铒、镱、钇或镥中的一种，且me1、me2、me3、me4、me5、me6和me7互不相同。4.根据权利要求2所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤(a-1)中，三价稀土元素的硝酸盐共5～7种，且5～7种三价稀土元素的硝酸盐之间的摩尔比均为1:1；步骤(a-2)中，混合分散体系的动力粘度为4.00～9.00mpa
·
s，表面张力为40.00～60.00mn/m；步骤(a-3)中，标准筛为325目或400目；步骤(a-4)中，喷枪的功率为70～120kw，送液速率为20～70ml/min。5.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤b中：聚乙烯醇的醇解度为87.0～89.0％(mol/mol)，聚乙烯醇溶液的浓度为5wt％，聚乙烯醇溶液与高熵陶瓷粉体的质量之比为4:10。6.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤b中：乙醇溶液中乙醇的体积分数为99％，乙醇溶液与聚乙烯醇水溶液的体积之比为5：2～5：4。7.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤b中：研磨时间为1～1.5h，烘箱的干燥温度为100℃～120℃，干燥时间为8h～10h。
8.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤c中：块材压制时，台式粉末压片机的压力为15～20mpa，保压时间为8～20min；冷等静压机的压力为20～30mpa，保压时间为30～60min。9.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤d中，煅烧温度为1400℃～1600℃，煅烧时间为6h～10h。10.根据权利要求1所述的低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其特征在于，步骤d中，在温度为26℃～1200℃的范围内时，控制煅烧温度的升温速率小于3℃/min，在温度为1200℃～1600℃的范围内时，控制煅烧温度的升温速率小于1℃/min。

技术总结
本发明公开一种低热导率高熵陶瓷热障涂层材料，其制备方法为：步骤A：以三价稀土元素的硝酸盐和四价金属元素的醋酸盐为原料，采用等离子喷涂工艺制备具有空心球状结构的高熵陶瓷粉体；步骤B：向高熵陶瓷粉体中依次加入聚乙烯醇水溶液和乙醇溶液进行研磨，研磨后放入烘箱中干燥，得到前驱体粉末；步骤C：将前驱体粉末预压成圆片状或条形状块材，放入一次性橡胶指套中抽真空后，进行冷等静压处理，处理后得到陶瓷坯体；步骤D：陶瓷坯体的烧制：将陶瓷坯体置于马弗炉中煅烧，煅烧结束后随炉冷却。本发明公开的高熵陶瓷热障涂层材料为烧绿石相，与YSZ材料相比具有更低的热导率、良好的高温相稳定性和与基体材料更接近的热膨胀系数。温相稳定性和与基体材料更接近的热膨胀系数。温相稳定性和与基体材料更接近的热膨胀系数。


技术研发人员：马文 韩欣欣 董红英 白玉 任志坚 郝家京 闫淑芳 刘琪 祝浩 梁伟程
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/3/8