ZrO2掺杂对La2Ce2O7力学和热物理性能影响的研究

作者：戴建伟; 牟仁德; 王鑫; 许振华; 何利民

来源：装备环境工程, 2019, 16(10): 21-26.

DOI：10.7643/issn.1672-9242.2019.10.004

• 热障涂层
• La2Ce2O7
• 力学性能
• 热物理性能

目的提高La2Ce2O7(LC)陶瓷材料的断裂韧性。方法采用固相反应方法合成Y2O3稳定ZrO2(YSZ)掺杂的La2Ce2O7(LC)陶瓷材料(LCZ),研究LCZ块材的弹性模量、断裂韧性等力学性能,以及热膨胀系数、热传导率等热物理性能。结果 10%YSZ摩尔分数掺杂的LCZ块材的断裂韧性约为1.4 MPa·m1/2,比LC提高了近10%。YSZ掺杂有效地抑制了LC在200～400℃温度区间热膨胀系数下降的现象。在200～1200℃温度范围内,LCZ块材的热膨胀系数为10×10-6～12×10-6K-1,在1200℃的热导率约为0.75W/(m·K),比YSZ降低了50%以上,显示了优异的隔热性能。结论 YSZ的掺杂使LC中部分Zr4+取代了La3+,降低了晶格中的O空位浓度,原子的横向剪切运动被削弱,有效地抑制了LC在200～400℃温度区间热膨胀系数下降的现象。由于t-ZrO2→m-ZrO2的相变对微裂纹的愈合作用,10%YSZ掺杂使LC块材的断裂韧性得到有效提高。

• 单位
  中国航发北京航空材料研究院