M2+-M3+金屬離子摻雜La2Ce2O7的合成及熱物理性能研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動機的發(fā)展,要求其熱障涂層陶瓷材料具有較高的熱膨脹系數(shù)和較低的熱導率,La2Ce2O7不僅具有較高的熱膨脹系數(shù)和較低的熱導率,還在高溫下具有良好的相穩(wěn)定性,因而使其成為候選熱障涂層陶瓷材料的研究熱點。以探索性能更加優(yōu)良的熱障涂層陶瓷材料。
　　本文以La2Ce2O7為基質,研究低價金屬離子摻雜(La位,Ce位)對材料熱物理性能的影響,采用溶膠-凝膠法制備La2Ce2O7及其摻雜固溶體(La1-xMx)2Ce2O7-x及L

2、a2(Ce1-xMx)2O7-x。用粉末X射線衍射研究他們的物相演變,采用激光熱導率測試儀、熱膨脹參數(shù)測試儀,測定材料的熱導率與熱膨脹系數(shù)。
　　以Mg2+、Sr2+部分取代La3+進行摻雜研究,使用溶膠凝膠法合成了系列(La1-xMx)2Ce2O7-x固溶體。粉末X射線衍射表明Mg2+、Sr2+在La2Ce2O7基質中的固溶度分別為40％和10%,固溶體均保持缺陷螢石結構,且晶胞參數(shù)均隨摻雜量的增加而逐漸減小。熱膨脹系數(shù)測試表明

3、:摻雜后樣品的膨脹系數(shù)均比未摻雜樣品有較大幅度的提高,且固溶體的熱膨脹系數(shù)隨著摻雜量的增加而遞增。熱導率測試表明:在相同溫度下,當Mg2+摻雜量從0增加到20%的過程中,樣品的熱導率逐漸增大,但隨著Mg2+摻雜量的進一步提高,樣品的熱導率逐漸降低;而Sr2+摻雜樣品的熱導率在x=0~0.075范圍內(nèi)隨著摻雜量的增加逐漸減小,在x=7.5%時達到極小值,隨后隨著摻雜量的增加又有一定程度的升高。
　　以Gd3+、Y3+部分取代Ce4+

4、進行摻雜研究,使用溶膠凝膠法合成了系列La2(Ce1-xMx)2O7-x固溶體。粉末X射線衍射表明Gd3+、Y3+在La2Ce2O7基質中的固溶度均為10%左右,且摻雜樣品的結構均從未摻雜的螢石結構轉變?yōu)闊G石結構。熱膨脹系數(shù)的測試表明:Gd3+、Y3+摻雜系列樣品La2(Ce1-xMx)2O7-x的膨脹系數(shù)隨著溫度的升高而遞增,且當溫度達到1000℃時固溶體的熱膨脹系數(shù)均高于未摻雜樣品。熱導率測試表明:La2(Ce1-xGdx)2O7