立方烧绿石Gd2Zr2O7的高温高压合成
Gd_(2-x)Nd_xZr_2O_7烧绿石的高温高压快速合成
０４ 和 ＝ ．６设 计配方 ， Ｇ ，ＺＯ 和 Ｎ ：，Ｎ ３作三价锕系核素替代物） ．２ ０ ８） 以 ｄＯ ，ｒ： ｄＯ （ ｄ 粉体为原料 ， 了高温高压合 进行
一
ａ ｇｌ ｒｓｕ ｅａ ｄＨｉｈ Ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ ｔＨｉｌＰ ｅｓｒ ｎ ｇ ｅ ｅａｕ ｒ
Ｌ Ｕ Ｌ ＡＮＧ ｉｇｙ ｕ ，ＹＵ ｏ ｇ ，ＸＩ ａ ， Ｉ ｉ，Ｔ Ｊｎ —ｏ ＡＮ Ｓ ｎ Ｅ Ｈｕ
ＹＩＦ —ｈ ｎ ＵＯ Ｘｕ —ａ ｇ ，ＸＩ ａ ｃ ｅ ｇ ，Ｌ ｅ ｇ ｎ ＡＯ ｈ ｎ — ｕ Ｚ ｅ ｇｘ ｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｖ ｓｉａ ｅａ ｒ ｐ ｄ ｍｅ ｏ ｏ ｉ ｃ ｒ ｏ ａｅ ｓｍｕ ａｅ ｒ ａｅ ｔ ｃ ｉｉ ｅ ｎｏ Ｇｄ Ｚ ２ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｉ ｅ ｔ ｔ ａ ｉ ｔ ｄ ｔ ｏ ｐ ｒ ｔ ｉ ｌ ｔｄ ｔ ｖ ｌｎ ｔ ｄ ｓｉ ｔ ２ ｒ ０７ ｏ ｎ ｇ ｈ ｎ ｉ ａ ｎ ｈ ｓ ｈ ｓ ｏ ｔｐ ａ ｅ，ｓ ｎ ｈ ｓ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｗｅ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｄ ａ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｉｈ ｔ ｍｐ ｒ ｔｒ ｓ ｇ ｔ ｅ ｍｉ— ｙ ｔ ｅ ｉ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｒ ｏ ｄ ｃｅ ｔｈ ｇ ｒ ｓｕ ｅ ａ ｄ ｈ ｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｕ ｉ ｘ ｓ ｉ ｎ ｈ ｔｒ ｓ ｏ ２ ，Ｚ Ｏ２ａ ｄ Ｎｄ ０ ｏ ｄ ｒ ｓ ｓ ｒ ｎ ｔｒ ｌ ｗ ｔ ｔｉｈ ｏ ｔ ｃ Ｇ ｕ ｅ ｆＧｄ ０３ ｒ ｎ ２ ３ｐ ｗ ｅ ｓａ ｔ ｔ ｇ ｍａ ｅ ａ ｓ ｉ ｓ ｅ ｉ ｍｅｒ ｄ ２ ａ ｉ ｉ ｈ ｏ ｉ
Gd2Zr2-xCex07(0.0≤x≤2.0)的制备与表征
Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇｙ，Ｍｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ６ ２ １ ０ １ ０，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
密度和硬度均 随着 ． ７ ２的增 大 而 增 大 ， 硬 度 Ｈｖ与 ｚ满 足 关 系 式 Ｈ 一 ６ ６ １ ． ２ ７ ２ ７ ３ ＋２ ２ ３ ． ９ ３ ６ ３ ６ （ Ｒ 一
０ ． ９ ４ ６ ３ ８ ） 。在 ｚ 一０ ． ０时 ， 所得 固 化 体 为 单一 的烧 绿石 结 构 ； 在ｚ 一０ ． ２时 ， 固 化 体 从 烧 绿 石 结 构 转 变 为 萤石型结构 ； 在０ ． ２ ≤ｚ ≤２ ． ０范 围 内 ， 固化 体 均 为 单 一 萤 石 型 结 构 。 固化 体 微 观 形 貌 不 规 则 ， 呈板块状 。
摘要 ： 为获 得 钆 锆 烧 绿 石 基 固 化 体 固 化 Ｐ ｕ后 的 物 理 性 能 、 物 相变 化及 微观 形貌 ， 本 研究 用 ｃ ｅ 模 拟 Ｐ ｕ ”， 以Ｇ ｄ ｚ Ｏｓ 、 Ｚ ｒ Ｏｚ 和Ｃ ｅ Ｏｚ 粉体为原料 ， 采 用 高 温 固相 法 ， 制备不同固溶度（ ｏ －１ ０ ０ ， 按摩尔计） 的 系 列钆锆烧绿石固化体 ， 并对密度 、 硬度 、 物 相 和 微 观 形 貌 等 进 行 表 征 。结 果 表 明 ： 实 验 所 得 系 列 固化 体 的
稀土锆酸盐热障涂层材料的研究进展
２５８ ＮＡＩＨＵＯＣＡＩＬＩＡＯ／耐火材料２０２１／３ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｈｃｌ．ｃｏｍ．ｃｎ稀土锆酸盐热障涂层材料的研究进展李迪 李享成 朱颖丽 陈平安 朱伯铨武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉４３００８１摘 要：稀土锆酸盐热障涂层材料具有耐高温、抗烧结、低导热、高温相结构稳定和抗腐蚀性能好等优点，被认为是最具有潜力的新型高温热障涂层材料体系之一。
概述了目前关于这种热障涂层材料体系的晶体结构、物理性能、力学性能、抗热震性以及热腐蚀性等的研究进展，并进一步展望了稀土锆酸盐热障涂层材料的发展方向。
关键词：稀土锆酸盐；热障涂层；晶体结构；热腐蚀性中图分类号：ＴＢ３２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－１９３５（２０２１）０３－０２５８－０６ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－１９３５．２０２１．０３．０１７ 热障涂层（ｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇｓ，ＴＢＣｓ）是指将具有低导热、耐高温、耐腐蚀等优异性能的陶瓷材料沉积在耐高温金属或超合金的表面，从而降低合金温度和提供力学和化学防护。
ＴＢＣｓ的发展经历了四个阶段，前三阶段主要是从２０世纪６０年代的镍铝基化合物涂层到２０世纪７０年代改进的铝化物，再到２０世纪８０年代的ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ为Ｎｉ、Ｃｏ或Ｎｉ与Ｃｏ）热障涂层；第四阶段为２０世纪９０年代之后的氧化锆基陶瓷热障涂层，即氧化钇稳定的氧化锆（ＹＳＺ）。
ＹＳＺ主要是以氧化锆为基础，加入部分氧化钇，提高了涂层的稳定性，黏结层采用ＭＣｒＡｌＹ，制成经典的热障涂层双层结构，该类涂层的应用范围比之前有了广泛的提高［１］。
研究表明通过等离子喷涂（ＡＰＳ）技术制得的ＹＳＺ热障涂层表现出耐热和耐腐蚀等优良性能［２］。
但ＹＳＺ热障涂层长期在１２００℃以上的高温使用，会发生相变，涂层的性能发生急剧恶化，导致热循环寿命降低；另外，涡轮发动机使用的燃料成分里面通常会有钠和硫等杂质，而这些杂质最后会以硫化钠的形式发生沉积，Ｙ２Ｏ３容易遭到腐蚀而从ＺｒＯ２中析出，最终导致涂层剥落失效，已很难满足涡轮进口温度进一步提高的需要。
热障涂层的研究现状与发展方向
从正方相向单斜相转变 ,伴随 3 %～5 %的体积膨胀 ,导致涂层 破坏 ,为延长涂层的使用寿命 , ZrO2 中需加入稳定剂 。20 世纪 60 年代用 MgO 和 CaO 作为稳定剂 ,后来发现以这两种氧化物 作为稳定剂的涂层组织稳定性不好 ,燃气的硫化作用使 MgO 和 CaO 从涂层中析出 ,降低了对 ZrO2 相的稳定作用 ,使涂层的 热循 环 寿 命 降 低 , 目 前 这 两 种 稳 定 剂 已 基 本 被 Y2 O3 所 替 代[6 ,7] 。Stecura 等对不同 Y2 O3 含量稳定的 ZrO2 陶瓷涂层的 热物性能进行了分析 ,结果表明在 Y2 O3 含量为 6 %～8 %时[8] , 陶瓷涂层抗热循环性能最好 ,寿命最长 。
据报道 ,目前美国几乎所有的陆用和船用燃气轮机都采用 了 TBCs ,每年约有 300t 氧化锆材料用在 TBCs 上 ,在未来 10 年中 TBCs 将达到 12 %的年增长率 ,其中在发动机部件中的年 增长率将达到 25 %[2] ,具有广阔的应用开发前景 。近年来 ,随 着航空燃气涡轮机向高流量比 、高推重比 、高进口温度方向发 展 ,燃烧室中的燃气温度和压力也不断提高 。目前 ,燃气温度已 接近 2000 K ,因此航空发动机涡轮叶片的合金材料上需喷涂热 障涂层以承受 1600 ℃以上的涡轮进口温度[4] 。实际应用的热 障涂层大多采用由陶瓷隔热表层和金属粘结底层组成的双层结 构 ,6 %～8 %氧化钇稳定的氧化锆 ( YSZ) 是目前使用最广泛的 陶瓷隔热表层材料 ,金属粘结底层主要为 MCrAl Y 合金 ,其中 M 代表 Ni 、Co 或 NiCo [5] 。由于 YSZ 热障涂层的长期使用温度 为 1200 ℃,超过 1200 ℃,相变加剧 ,易烧结 ,氧传导率高 ,过渡金 属易被氧化 ,导致涂层失效 ,已难以满足涡轮进口温度进一步提 高的需要 。
U在烧绿石Nd2Zr2O7中的固化研究
Material Sciences 材料科学, 2015, 5, 184-190Published Online July 2015 in Hans. /journal/ms/10.12677/ms.2015.54025Study on the Solubility of Uranium in thePyrochlore Lattice of Nd2Zr2O7Lielin Wang, Hua Xie, Qingyun Chen, Huiyi Lv, Kexin ZhangFundamental Science on Nuclear Wastes and Environmental Safety Laboratory, Southwest University ofScience and Technology, Mianyang SichuanEmail: wanglielin@Received: Jul. 1st, 2015; accepted: Jul. 26th, 2015; published: Jul. 29th, 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractThe solubility of Uranium in pryochlore Nd2Zr2O7 has been studied using zirconate pyrochlores as potential material for use in the high level nuclear waste because of their chemical and radi- ation stabilities. Uranium-doped Pyrochlore Nd1.9U0.1Zr2O7was synthesized at 1200˚C for 12 h by sol-spray pyrolysis method using nitrate and citrate acid as raw materials. The phase composi-tions of the products were characterized by powder XRD, SEM, Raman spectrum. The results re-veal that Uranium has been incorporated in the lattice of Nd2Zr2O7, while maintaining the single pyrochlore structure. The lattice parameter decreases for Nd2Zr2O7 pyrochlore with increase in Uranium content because the effective ionic radius of U is less than that of Nd3+. With increasing Uranium content, the degree of crystal structural disorder increases.KeywordsPyrochlore, Actinides, Uranium, Crystal StructureU在烧绿石Nd2Zr2O7中的固化研究王烈林，谢华，陈青云，吕会议，张可心西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室，四川绵阳Email: wanglielin@收稿日期：2015年7月1日；录用日期：2015年7月26日；发布日期：2015年7月29日摘要以具有较强抗辐照和化学稳定性的锆基烧绿石Nd2Zr2O7为固化基材，针对锕系核素U进行固化研究。
C09.先进陶瓷材料
C09-P11 非化学计量比 0.22CaTiO3-0.78(Li0.5+xSm0.5)TiO3+0.5x 微波介 质陶瓷的性能研究 张立星，甘霖，江娟*，章天金* 湖北大学 材料科学与工程学院
单元 C09-3：7 月 12 日下午 主持人：张魁宝 地点：10 馆-2F-07
13:30-13:55 C09-24 (Invited) 一步反应法制备 ZrN 基复相陶瓷及其相图构建 陆有军 北方民族大学
13:55-14:10 C09-25 (Invited) 聚合物先驱体陶瓷法 SiC/Si3N4 纳米复合材料 邵刚 郑州大学材料科学与工程学院
10:40-11:05 C09-43 (Invited) 几种氧化物陶瓷超细纳米粉制备探索及烧结活性评价 齐建起 四川大学物理学院
11:05-11:20 C09-44 高纯度 AlMgB14 粉体制备及性能研究 姜金华，张景贤* 中国科学院上海硅酸盐研究所
11:20-11:35 C09-45 直流电场辅助 3YSZ 陶瓷的超塑性变形 刘佃光*1，刘金铃 1，王一光 2 1. 西南交通大学 2. 北京理工大学
14:10-14:25 C09-26 溶胶-凝胶法制备工艺中添加甘油对 (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3 陶瓷压电性能的影响 阿孜古丽·海比布，张涛，张丹阳，陈潇洋，余萍* 四川大学材料科学与工程学院
14:25-14:40 C09-27 氨水调节不同 pH 值对溶胶-凝胶法制备的 CaCu3Ti4O12 陶 瓷介电性能的影响 刘玉倩 1，张呈忠 1,2，李卓晓 1，张建花*1，宋建成 1 1. 太原理工大学 2. 宁波材料技术与工程研究所
烧绿石结构A2B2O7热障涂层材料热物理性能综述
Ｔｈ ｅ ｒ ｍｏ ｐｈｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｐｙ ｒ ｏ ｃ ｈｌ ｏ ｒ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ Ａ２ Ｂ２ Ｏ７ Ｔｈｅ ｒ ｍａ ｌ Ｂａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｃｏ ａ ｔ ｉ ｎｇ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ： Ａ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
ｃｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎｔ ，ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｏ ｕｇｈ ｎｅ ｓ ｓ ，ａ ｎｔ ｉ — ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎｇ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｃ ｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｃ Ｏｍｐａ ｔ ｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｗｉ ｔ ｈ Ａ１ ２ Ｏ３ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｙｒ ｏｃ ｈｌ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｏ ｐｉ ｎｇ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｔｈｉ ｓ
第 ６卷 第 １ 期
２ ０ １ ４年 ３月
热 喷 涂 技 术
Ｔｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ Ｓ ｐ ｒ ａ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ ｂ １ ． ６ ． Ｎ０ ． １ Ｍａ ｒ ． ， ２ ０１ ４
烧绿石结构 Ａ２ Ｂ ２ Ｏ ７ 热 障涂 层材料 热物理性能综述
吴琼 ，张鑫 ，彭浩然 ，冀 晓鹃 ，章德铭 ，任 先京 Ｌ
（ １ ． 北京矿冶研究总院，北京 １ ０ ０ １ ６ ０ ； ２ ． 北京市工业部件表面强化与修复工程技术研 究中心 ，北： 京１ ０ ２ ２ ０ ６ ）
锆基烧绿石的高温高压合成的开题报告
锆基烧绿石的高温高压合成的开题报告一、研究背景烧绿石是一种重要的无机多孔材料，具有优良的催化性能和分子筛特点。
锆基烧绿石具有极高的热稳定性、酸稳定性和化学稳定性，因此具有广泛的应用前景。
然而，锆基烧绿石的合成难度较大，通常需要在高温高压环境下进行合成。
因此，探究锆基烧绿石的高温高压合成方法，对其应用和发展具有重要意义。
二、研究目的本次研究旨在探究锆基烧绿石的高温高压合成方法，研究其合成条件及合成机理，并对其物理化学性质进行表征，为其应用和发展提供参考。
三、研究内容1. 锆基烧绿石的高温高压合成方法研究针对现有的合成方法，考虑添加不同的助剂，探究其对合成过程中绿石晶体的生长和形貌的影响，进一步优化合成方法。
2. 锆基烧绿石的物理化学性质表征采用XRD、SEM、BET等手段对合成的锆基烧绿石样品进行表征，研究其晶体结构、形貌和孔结构，探究其物理化学特性。
3. 锆基烧绿石的催化性能研究探究锆基烧绿石在催化剂中的应用，研究其对几种典型有机反应的催化性能，评价其催化效果和稳定性。
四、预期成果1. 锆基烧绿石的高温高压合成方法：探究添加助剂对锆烧绿石晶体结构的影响，研究其高温高压合成条件优化，获得合适的合成方法。
2. 锆基烧绿石的物理化学性质表征：获得锆基烧绿石的晶体结构、形貌和孔结构等物理化学性质信息。
3. 锆基烧绿石的催化性能研究：评价锆基烧绿石催化剂在几种典型有机反应中的催化效果和稳定性，为其在催化领域的应用提供基础研究支撑。
五、研究意义本次研究探究锆基烧绿石的高温高压合成方法，并对其物理化学性质和催化性能进行研究，具有重要的应用价值和科学意义。
首先，锆基烧绿石作为一种重要的无机多孔材料，在催化、吸附等领域具有广泛的应用前景。
其次，探究锆基烧绿石的高温高压合成方法和物理化学性质有助于深入了解其形成和性质特点，为其在应用领域中的优化和改进提供基础研究支撑。
最后，本研究可为其他无机多孔材料合成及其性质研究提供参考。
立方烧绿石Gd_2Zr_2O_7的高温高压合成
第44卷第4期原子能科学技术Vol.44,No.4 2010年4月Atomic Energy Science and Technology Apr.2010立方烧绿石G d2Zr2O7的高温高压合成唐敬友1,陈晓谋2,潘社奇2,牟 涛2,贺端威3(1.西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室,四川绵阳 621010;2.中国工程物理研究院,四川绵阳 621900;3.四川大学原子与分子物理研究所,四川成都 610065)摘要:为探索高温高压固相反应法合成Gd2Zr2O7烧绿石的可能性,以Gd2O3和ZrO2的混合粉体为原料,在5.2GPa压力、1473～1873K温度范围内进行了实验研究。
通过XRD对合成样品进行了结构表征,结果证实,在5.2GPa和1873K条件下,保温保压30min,成功地合成出单一物相的、具有立方烧绿石结构的Gd2Zr2O7化合物。
这种新的合成方法对于开展武器级多余钚和含钚高放废物固化具有重要的科学价值和实际意义。
关键词:Gd2Zr2O7;烧绿石;高温高压;合成;放射性废物固化体中图分类号:O614.35 文献标志码:A 文章编号:100026931(2010)0420394206Synthesis of G d2Zr2O7Pyrochlore With Cubic Structureat High Pressure and High T emperature ConditionsTAN G Jing2you1,C H EN Xiao2mou2,PAN She2qi2,MU Tao2,H E Duan2wei3(1.Key L aboratory of Def ensive Disci pline on N uclear W astes and Envi ronmental S af et y,S outhw est Universit y of Science and Technology,M iany ang621010,China;2.China A cadem y of Engineering Physics,P.O.B ox919271,Miany ang621900,China;3.I nstitute of A tomic and Molecular Physics,S ichuan Universit y,Cheng du610065,China)Abstract: In order to investigate t he possibility to synt hesize cubic pyrochlore Gd2Zr2O7 by solid2solid reactions under high p ressure and high temperat ure co nditions,t he synt hesis experiment s were carried out at a fixed pressure of5.2GPa and a temperat ure range of147321873K using t he mixed powders of Gd2O3and ZrO2as starting materi2 als.The as2synt hesized samples were characterized by XRD.The result s show t hat a single p hase compo und Gd2Zr2O7wit h a cubic pyrochlore st ruct ure is successf ully syn2 t hesized at5.2GPa pressure and1873K temperat ure wit h30min holding time.The novel met hod has vitally scientific values and p ractical significance for immobilization of surplus weapo n2level plutonium and co ntaining2plutonium high level wastes.K ey w ords:Gd2Zr2O7;pyrochlore;high pressure and high temperat ure;synt hesis;immobilized radioactive waste forms收稿日期:2009205220;修回日期:2009206216基金项目:国家自然科学基金资助项目(10676030);西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室培育基金资助项目(08zxnp02)作者简介:唐敬友(1964—),男,四川泸县人,教授,博士,材料物理专业 高放废物的固化基材主要有玻璃固化体和人造岩石固化体两类。
热障涂层用La_2Zr_2O_7粉末研究进展
表 1 不同离子掺杂对 La2 Zr2O7块体材料热学性质的影响 Tab. 1 Therma l properties of La2 Zr2O7 substituted by d ifferen t ion s
材料
线胀系数 ( 1000℃) /10– 6 K– 1
热导率 ( 800℃) / W·(m·K) - 1
宇航材料工艺 2009年 第 3期
能表现出韧度 [ 20 ] 。如表 2 所示 ,纳米 La2 Zr2 O7块体 材料的断裂韧度较 m 2La2 Zr2 O7显著增大 ,同时线胀系 数也提高了约 5% ,这对改善 La2 Zr2 O7与高温合金热 膨胀行为的匹配非常有利 。Dy、Ta、Ca的取代产物的 相对密度大 ,其弹性模量和热导率比其他取代产物的 高 ,因此对提高断裂韧度不利 。
La2 Zr2 O7为 A2 B2 O7型二元金属氧化物 ,晶体结 构与烧绿石相同 ,属立方晶系 [ 4 ] 。烧绿石结构 ( P–
结构 )可以看成是由缺少 1 /8 格位氧的萤石结构 ( F –结构 )衍生而来的 (图 1) 。
图 1 萤石和烧绿石结构示意图 Fig. 1 Unit cell of ZrO2 has fluorite structure and
(国防科技大学航天与材料工程学院 ,长沙 410073)
文 摘 介绍了 La2 Zr2O7的结构及作为热障涂层材料的热力学性能 ;综述了国内外制备 La2 Zr2 O7粉末的 方法及其工艺对产物性能的影响 ;论述了 La2 Zr2 O7用作热障涂层的优缺点和有待解决的问题 。
前沿新型高温／超高温热障涂层及制备技术研究进展
所示 。Ｄｙ掺杂涂层有效消除了氧化
Ｌｉ等进一步研 究 了不 同
量 活 性 元 素 改 性 ＮｉＡｌ在１２００℃的循环
，发现Ｌａ反而加速了氧化膜的生长和剥落，如
Ｚｈａｎｇ等采用第一原理计算方法系统研
Ａｌ２Ｏ３／ＮｉＡｌ界面的物理和化学
从而弱化了界面结合，不同活性元素均与Ｓ有亲和作用，
，其热导率明显降低，如图 所示，其热膨胀系数为（８.
.８６） ×１０－６／Ｋ，在１００～１６０
℃ 之间保持相稳定。针对 ＧＹｂＺ 材料弹性模量较大
ＧＹｂＺ／ ＹＳＺ双陶瓷层热障涂层，采
ＧＹ
、连续加热５ ｍｉｎ 的高温燃气热冲击条件下，Ｇ
热 障 涂 层 寿 命 超 过 ３７００次。
外，Ｇｄ２Ｚ２Ｏ７热障涂层具有良好的抗热腐蚀能力，
在 Ｊ－７５ 型 发 动 机 叶 片 上 使 用 ＺｒＯ
－Ｙ ２ Ｏ ３ ／ ＮｉＣｒＡｌＹ热障涂层进行隔热
近年来，欧美等国家相继制定和实施了“ＩＨＰＴＥ
”、“ ＶＡＡＴＥ ”、“ ＵＥＥＴ ”、 ＡＣＭＥ－ＩＩ 、
新型低热导、耐烧结以及高温稳定的陶瓷材料的研制是
ＹＳＺ 材料中掺杂除 Ｙ２ Ｏ ３ 外的其他稀
１１ 所示 。初步研究
－ ＰＶＤ 热障涂层在高温燃气热冲击条
ＥＢ － ＰＶＤ热障涂层相当，比 Ｐ
涂层提高 ３ 倍以上，而热传导率与ＰＳ热障涂层接近，
ＥＢ － ＰＶＤ 涂层降低了３０％以上。同时， ＰＳ
ＰＶＤ 形成柱状晶结构涂层时的沉积效率是 ＥＢ －
的５ 倍左右。 ＰＳ －ＰＶＤ 技术代表了未来高
北京航空航天大学在热障涂层方面的研究进展
自１９９４ 年以来，北京航空航天大学开展了热障涂
孔隙率对五元陶瓷体系材料热导率的影响
孔隙率对五元陶瓷体系材料热导率的影响陈宇慧*, 姜鹏洋, 张若琳, 孙家祥, 张百强, 张永海（郑州轻工业大学 能源与动力工程学院, 郑州 450000）摘要：随着航空航天技术的发展，热端部件防护材料也需要满足更高的要求。
本工作基于固相反应法和分子动力学模拟研究（Zr x Y（1-x/4）Ta（1-x/4）Ti（1-x/4）Er（1-x/4））O（x=0.2、0.544、0.672、0.796和0.92）五元陶瓷体系复合材料。
采用ZrO2（99.99%）、Y2O3（99.99%）、Ta2O5（99.99%）、Er2O3（99.99%）和TiO2（99%）粉末作为原料，通过固相反应法制备（Zr x Y（1-x/4）Ta（1-x/4）Ti（1-x/4）Er（1-x/4））O复合材料。
用LAMMPS程序计算研究 （Zr x Y（1-x/4）Ta（1-x/4）Ti（1-x/4）Er（1-x/4））O陶瓷材料的导热性能。
结果表明：在200～900 ℃区间时通过实验和模拟获得的热导率变化趋势一致，当x=0.796时热导率均达到最小值，证明了分子动力学模拟多元陶瓷材料热导率的可行性；同时研究了孔隙对热导率的影响，发现元素配比与孔隙对热导率的影响存在一定的竞争关系。
当孔隙率大于6.67%时，孔隙率为主要影响因素，当孔隙率小于6.67%时，元素配比为热导率的主导因素。
关键词：陶瓷材料；分子动力学；热导率；孔隙率doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000067中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)02-0066-09Effect of porosity on thermal conductivity of quintuple elementceramic system materialsCHEN Yuhui*, JIANG Pengyang, ZHANG Ruolin, SUN Jiaxiang, ZHANG Baiqiang, ZHANG Yonghai （School of Energy and Power Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450000, China）Abstract: With the development of aerospace technology, protective materials for hot-end components have reached higher requirements. In this paper, a （Zr x Y（1-x/4）Ta（1-x/4）Ti（1-x/4）Er（1-x/4））O（x=0.2，0.544，0.672，0.796和0.92）quintuple element ceramic system composite is studied based on the solid-phase reaction method and molecular dynamics simulation. By experimental means, ZrO2 （99.99%）, Y2O3 （99.99%）, Ta2O5 （99.99%）, Er2O3 （99.99%） and TiO2 （99%） powder was used as raw material to prepare （Zr x Y（1-x/4）Ta（1-x/4）Ti（1-x/4）Er（1-x/4））O composite by the solid-phase reaction method. The thermal conductivity of （Zr x Y（1-x/4）Ta（1-x/4）Ti（1-x/4）Er（1-x/4））O ceramic material was investigated computationally using the LAMMPS program. The study result shows that a consistent trend in the variation of the thermal conductivity is obtained by experiments and simulations at the interval of 200-900 °C. The thermal conductivity reaches a minimum value at x = 0.796, which proves the feasibility of molecular dynamics simulation of the thermal conductivity of multi-ceramic materials. Meanwhile, the effect of porosity on thermal conductivity was investigated, and it is found that there was a competitive relationship between the elemental ratios and the effect of porosity on thermal conductivity. When the porosity is larger than 6.67%, the effect of the porosity is the main influencing factor. when the porosity is smaller than 6.67%, the elemental ratios are the dominant factors in the thermal conductivity.Key words: ceramic materials；molecular dynamics；thermal conductivity；porosity在高温推进和能源发电系统中，复杂的热化学和热机械环境通常要求使用不同性能的材料组合。
一种立方相CaGaO化合物的高温高压制备方法[发明专利]
![一种立方相CaGaO化合物的高温高压制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2271e7ff55270722182ef758.png)
专利名称：一种立方相CaGaO化合物的高温高压制备方法专利类型：发明专利
发明人：王欣,刘嘉煜,吕焘,陶强,朱品文
申请号：CN201811413778.X
申请日：20181126
公开号：CN109279645A
公开日：
20190129
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明的一种立方相CaGaO化合物的高温高压制备方法，属于发光材料制备的技术领域。
制备方法是以碳酸钙粉和氧化镓粉为原料，经混料压块、组装、高温高压合成、冷却卸压的工艺过程制得CaGaO材料；所述的高温高压合成，是在高温高压装置上进行，在压力为5.0GPa、温度为1323～1673K下保温保压15～30分钟。
本发明方法制备出了具有面心立方晶体结构的CaGaO；是在无水，无改良剂环境中进行的，产物纯度高；所采用的高温高压设备目前在国内被大量用来生产金刚石，其操作简单，有利于较快地实施和大规模生产。
申请人：吉林大学
地址：130012 吉林省长春市前进大街2699号
国籍：CN
代理机构：长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：王恩远
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钆锆烧绿石粉体的高温固相制备工艺研究
钆锆烧绿石粉体的高温固相制备工艺研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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高温高压合成PPT优秀课件
静高压高温合成法
金刚石和立方氮化硼的合成 柯石英和斯石英的合成 复合双稀土氧化物的合成 高价态和低价态氧化物的合成 高TC稀土氧化物超导体的合成 翡翠宝石的合成 高硼氧化物B7O的合成 准晶等中间介稳相的高压熔态淬火截获
无机化合物的高压合成
优点
高压可提高反应速率和产物的转化率，降低合成温度，大大缩短合成时间 高压可使容许因子偏小、而利用一班常压高温方法难于合成的化合物得以顺利合成 高压有增加物质密度、对称性、配位数的作用和缩短键长的倾向 高压合成较易获得单项物质，可以提高结晶度
从高温高压合成产物的状态变化看，合成产物有两类。一是某种物质经过高温高压作用后，其产物的组成保持不变，但发生了晶体结构的多型相变，形成新的物质。二是某种物质体系，经过高温高压作用后，发生了元素间或不同物质间的化合，形成新化合物、新物质。
高温高压合成方法
动态高压合成法 利用爆炸等方法产生的冲击波，在物质中引起瞬间的高压高温来合成新材料的动态高压合成法，也称为冲击波合成法或爆炸合成法。至今，利用这种方法，已合成人造金刚石和闪锌矿型氮化硼（c-BN）到氧化作用，获得高氧化态的化合物，也可以起到还原作用 在一定的条件下，高压也可以促进化合物的分解 高压可以抑制固体中原子的扩散，在一定的条件下，也促使原子的迁移 高压既可以抑制非晶化过程，也可以促进非晶化过程
谢谢
个人观点供参考，欢迎讨论
高温高压的产生
一步法制备MgO-Nd2Zr2O7复相陶瓷惰性燃料基材的热物理性能
!第J O 卷第E U 期原子能科学技术K ,&=J O !A ,=E U!UR U V 年E U 月I .,$#0L -*"7'40#*-0*%-+@*0/-,&,7'T *0=U R U V一步法制备O 4N ?;*J ]7J N ^复相陶瓷惰性燃料基材的热物理性能王!研 王!进% 王军霞% 李旭癉 唐逸杰"西南科技大学材料与化学学院!四川绵阳!H U E R E R#摘要 F 7[9A +U d "U [O "F 9A d [#复相陶瓷作为一种潜在的惰性燃料基材!可以用于替代"c !B 6#[U 混合氧化物燃料中的c [U !并将B 6[U 弥散在其中以制备惰性基材燃料/本文采用一步法在EJ R R h 烧结U Y/制备了F 9A d [复相陶瓷!在物相组成0微观形貌的分析基础上!系统研究了其热导率和热膨胀系数等热物理性能/结果表明利用一步法制备的F 9A d [复相陶瓷仅由F 7[和A +U d "U [O 烧绿石两相组成!两相的平均晶粒尺寸为R S O J #$和R S O R #$!且制备的复相陶瓷结构致密0孔隙率低/热物理性能测试结果表明一步法制备的F 9A d [复相陶瓷在EY R R h 时的热导率是c [U 陶瓷的U S E 'V S P 倍!且在测试温度范围内!一步法制备的F 9A d [复相陶瓷具有更加优异的热导率!在高温下"P R R h #比文献中采用两步法制备的F 9A d [复相陶瓷高出约U 1($Z E (]Z E /热膨胀方面!一步法制备的F 9A d [复相陶瓷的热膨胀系数为E U S V Q E R Z H 'E Y S E Q E R Z H $]!与两步法制备的F 9A d [复相陶瓷热膨胀系数相当/此外!F 9A d [复相陶瓷的热导率和热膨胀系数均随F 7[含量的增大而变高!结合理论最小热导率计算结果可以得出!最佳的F 9A d [复相陶瓷化学组成为R S J F 9R S J A d [/以上结果表明!一步法制备的F 9A d [复相陶瓷具有优异的热导率和稳定的热膨胀性能!为其在惰性基材燃料中的应用提供了更多的选择和热物理性能基础数据上的支持/关键词 F 7[9A +U d "U [O 复相陶瓷*惰性基材*一步法*热导率*热膨胀系数中图分类号 @M V Y 文献标志码 I 文章编号 E R R R 9H X V E "U R U V #E U 9U V X X 9E R 收稿日期 U R U V 9R U 9E V *修回日期 U R U V 9R H 9R O %通信作者王!进!王军霞*/, E R =O J V P $'8D =U R U V =',6<#%-=R R R P =C #75/>C +$,0(&S 7/>#7'+/6O 4N ?;*J ]7J N ^./5>/$,'#.#7(5,0E )#7'O ('7,IS 7#>(7#*B +N )#?$'#>O#'C /*1I A 3a %-!1I A 3^#-%!1I A 3^6-<#%%!M C`6)/*-7!@I A 3a #\#*"8A =--4-,2013.%0450+6D =3/%51.;!8->1=W 351B +%@3.5%1;-,8A %3+A 30+6R 3A =+-4-7;!2%0+;0+7HU E R E R !D =%+0#1B $'7(0'%!C -*".$%."#<;6*&"C F G #0%-*;;*0.#?*&'(6"-/%8%"+,6)-60&#+*)")60/%)B 6%-+$#-,"%0.#-#+*)#%)."%-)$6.%.#,-.%"7*.)#-"*%0.,")!$%D #-7#.%-%.."%0.#?*,!.#,-;,"-60&*%":%).*$%-%7*$*-.=C F G#)%+#)!*")#,-.'!*,;;6*&./%.+#;;6)*);#))#&*!/%)*!B 6[U !#-%-*6.",-9."%-)!%"*-.#-*".$%."#<"C F #=F 7[9A +U d "U [O "F 9A d [#0,$!,)#.*0*"%$#0#)%!,.*-.#%&C F./%.0%-"*!&%0*c [U #-"c !B 6#[U $#<*+,<#+*;6*&"F[`#%-+.,!",+60*C F G('+#)!*")#-7B 6[U #-#.=C -./#):,"D !F 7[!A +U [V !d "[U!,:+*"):*"*0/,)*-%)./*"%:$%.*"#%&)!%-+)*"#*),;-F9"E Z-#A d["-g R S V!R S Y!R S J!R S H!R S 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F1轻水反应堆每年产生约U J'V R.乏燃料!其中含有多达U X RD7的B6/截至U R E X年底!全世界从乏燃料中分离出的B6约为U H R.&U'/从反应堆乏燃料中分离出的B6和从核武器退役下来的B6是关乎环境安全与核扩散的潜在威胁!日益增长的B6库存也已经成为一个全球性问题/目前!国内外学者提出了一种c9B6混合氧化物燃料"c[U9B6[U !F[`#用于燃耗B6!并已应用于轻水反应堆中&V9J'/这不仅可以嬗变日益增长的B6库存!还可以最大程度地利用核能/然而!由于F[`燃料中的U V P c在吸收中子后会发生$衰变从而产生额外的B6!使得F[`燃料也成为B6的来源之一!因此这种增殖型燃料无法达到有效减少B6库存的目的&Y'/鉴于此!近年来国际上又提出了一种无c的惰性基材燃料"C F G#用于替代F[`燃料!这是一种将B6[U均匀分散到非增殖型惰性基材"C F#中的弥散型燃料!即将F[`燃料中的c[U替换为C F!可以有效减少B6以及F I的库存&H9P'/在C F G中!C F必须具有优良的物理化学性质!如低的中子吸收截面0良好的热导率0低的热膨胀系数0高的化学稳定性以及优异的辐照稳定性等/F7[9A+U d"U[O复相陶瓷作为一种>L W9>L W"陶瓷9陶瓷#型陶瓷材料!是一种很有潜力的可用于嬗变B6和F I的候选C F&X9E V'/RRYU原子能科学技术!!第J O卷在!"#$%&'()'#*体系中!!"#具有许多适于+!的优良性能!比如高熔点",-./0#$良好的抗辐照性能和显著的导热性能%!"#的高热导率"室温下为112&345&045'56(#归因于其简单的晶体结构以及拥有原子序数"!#较小的阴阳离子"#!!78)!"!!75'#'51(%对于!"#$%&'()'#*复相陶瓷材料中的另一物相%&'()'#*!其结构为有序的9':'#*型烧绿石结构"空间群;&,3#%%&'()'#*烧绿石不仅具有良好的耐辐照性'51$58(和化学稳定性'5*(!且其晶格中的%&,<和()6<可以分别被<,$<6价的镧系元素$!9和=>取代'58!5/(%在!"#$%&'()'#*复相陶瓷中!!"#和%&'()'#*烧绿石相互紧密嵌合!使其兼具!"#和%&'()'#*烧绿石的优点!尤其是!"#可以弥补%&'()'#*烧绿石导热性能差的缺陷!而%&'()'#*烧绿石使得!"#$%&'()'#*复相陶瓷具有良好的耐热水腐蚀性能!两者间取长补短!确保!"#$%&'()'#*复相陶瓷可以作为一种潜在的嬗变+!%对于!"#$%&'()'#*复相陶瓷的制备!当前已报道的制备方法均采取先合成再复合烧结这一思路!即先合成%&'()'#*烧绿石!再与!"#混合!然后烧结成复相陶瓷'55$5'!5.$'-(%这种两步法制备思路使用的原料多为硝酸盐!但这些硝酸盐的熔点较低且难以烘干!不利于后续的批量制备'5,(!且两步法的制备周期长$工序繁杂%针对两步法制备工艺的不足!本文使用一种更加简便且高效节能的固相反应一步法制备工艺!实现合成和复合烧结一体化!简化制备步骤!缩短制备周期''5(%此外!本研究重点对一步法制备的!"#$%&'()'#*复相陶瓷的热导率和热膨胀系数等热物理性能进行测试与表征!以评估其热物理性能%!!实验方法!"!!样品制备本文所用原料为氧化镁"纯度"..?.@#$氧化钕和氧化锆"纯度"..?1@#%采用固相反应一步法制备!"#$%&'()'#*复相陶瓷!复相陶瓷的化学组成设计为!!"#$"54!#%&'()'#*!简写为!!$"54!#%(#!其中!为!"#所占的质量比!并设置!为-?,$-?6$-?1$-?8$-?*%将上述,种原料按化学计量比配料!以锆球为研磨介质!无水乙醇为分散剂!在行星球磨机中球磨混合'6A 后!在8-B 烘箱中烘干%将烘干后得到的粉体进行造粒$成型!随后在'--!=C 条件下进一步等静压成型%成型的坯体排塑后置于51--B 马弗炉中在空气气氛条件下烧结'6A !随炉冷却至室温后得到!!$"54!#%(#复相陶瓷%更多的制备工艺细节详见本课题组的先前研究''5(%!"#!样品表征采用D 3C )EF C G 型H 射线衍射仪"H $)C I&J K K )C L E M 3N E N )!H O P #对制备的!"#$%&'()'#*"!$%(##复相陶瓷进行物相分析!采用D E )C E C6--D 型高分辨透射电镜"E )C Q R 3J R R J M QN S N L E )M Q 3J L )M R L M T I!U V !#对典型样品的微观形貌和晶粒进行观察表征%测试所用W >靶的测试角度为,X !.-X !步长为-?-'X %样品的实际密度"""&L 34,#由阿基米德排水法测定!样品的理论密度"-""&L 34,#和孔隙率#"@#分别由式"5#和式"'#求出*"-""!&"%(#!"%(##"5$!#"!"5##"5$""-"'#式中*"!为!"#的理论密度!,?1/"&L 34,)"%(#为%&'()'#*的理论密度!8?,8"&L 34,%采用激光热导仪"P F ;$58--型!美国U 9仪器有限公司#测试!$%(#复相陶瓷样品的热扩散系数$!测试温度区间为室温!56--B %测试的圆形样品尺寸为%5-33Y '33%测试$时!对各个样品的每个温度点进行,次测试!并以,次数值的平均值作为$最终结果%利用%N >3C Q Q $0M T T 法则计算得到!$%(#的比定压热容%&!样品的热导率&则根据"$$及%&求得!计算公式如下'''(*&"%&&$&"",#!!为了排除#对&的影响!对式",#结果进行修正得到材料的本征热导率&-'',(*&-""&5$6,##"6#!!采用热膨胀仪"P +F 6-'W +*!德国耐驰有限公司#测试!$%(#各组分样品的热膨胀系数!每个样品均进行了5次测试!测试样品的尺寸为6'33Y 633Y 633%测试温度范围与$的测试范围保持一致!样品的热膨胀系数如下*5-6'第5'期!!王!研等*一步法制备!"#$%&'()'#*复相陶瓷惰性燃料基材的热物理性能W U V "''$'5'-"('$(5#""''-"("1#式中*W U V 为样品的热膨胀系数)'-为温度为室温(-"'1B #时的样品长度)'5为温度为(5时的样品长度)''为温度为('时的样品长度)"(为温度差)"'为样品长度差%#!结果与讨论图5!一步法制备的-?1!$-?1%(#复相陶瓷的H O P 谱;J "Z 5!H O P T C E E N )QM K -?1!$-?1%(#L M 3TM R J E N L N )C 3J L T )N T C )N &G I M Q N R E N T 3N E A M &#"!!复相陶瓷的物相组成及微观形貌图5为采用一步法在51--B 烧结'6A 制备的-?1!$-?1%(#复相陶瓷样品的H O P 谱%由图5可知!复相陶瓷仅由!"#相"[W =P D =P ;#*/$-6,-#和%&'()'#*烧绿石相"[W =P D =P ;#*/$585*#组成!并没有出现其他结晶杂相%此外!本课题先前的研究结果''5(证实!所有复相陶瓷组分中!"#和%&'()'#*烧绿石两相的质量分数与设计的理论化学组成几乎一致%图'为典型的-?1!$-?1%(#复相陶瓷样品的U V !暗场图像!结果表明微观形貌中!$%(#复相陶瓷的晶界清晰!两相晶粒分布均匀%此外!晶粒与晶粒相互间呈紧密的嵌合连接!无明显孔洞!显示出致密的微观形貌!证实了一步法制备的!$%(#复相陶瓷样品具备良好的致密性!与表5中得到的低孔隙率相一致%为进一步探究采用一步法制备的!$%(#复相陶瓷中两相晶粒的大小!分别对两相的晶粒尺寸分布进行计数统计!测量及拟合结果示于图,%由拟合结果可知!复相陶瓷样品中的!"#和%&'()'#*烧绿石晶粒大小相近!平均晶粒尺寸分别为-?*1$3和-?*-$3%图'!-?1!$-?1%(#复相陶瓷样品的U V !暗场图像;J "Z '!U V !&C )\K J N S &J 3C "N M K -?1!$-?1%(#L M 3T M R J E N L N )C 3J L 表!! $% !& '()复相陶瓷的理论密度实际密度及孔隙率*+,-.!!*/.01.234+-5.67328 ,9-:5.67328+65;01073280< $% !& '()40=;0732.4.1+=34!样品组成"-+""&L 34,#"+""&L 34,##+@-?,-?,!$-?*%(#1?581?5-5?'-?6-?6!$-?8%(#6?/16?*85?/-?1-?1!$-?1%(#6?1/6?1,-?.-?8-?8!$-?6%(#6?,66?,5-?*-?*-?*!$-?,%(#6?5'6?-85?1#"#!复相陶瓷的热导率图6为!$%(#复相陶瓷样品在不同温度下的各项热物理性能曲线!由于各项热物理性能的误差限小于图中符号的大小!因此图中省略了所有热物理性能数据的误差限%其中图6C 为不同温度条件下!$%(#复相陶瓷的%&!由图6C 可知随着复相陶瓷中!"#含量的增加!复相陶瓷的%&也随之增加%此外!随着温度的升高!%&不断升高!且在温度较低时"室温!,6-B #增长较为迅速!在高温时"#,6-B #增加速度趋于平缓%这是由于当温度高于材料的德拜温度时!%&趋近于一个和温度无关的常数%对于!$%(#复相陶瓷!!"#和%&'()'#*的'-6'原子能科学技术!!第1*卷C,,,!"#)G,,,%&'()'#*烧绿石图,!晶粒尺寸图;J"Z,!W A C)E M K")C J Q R J]NC,,,比定压热容)G,,,热扩散系数)L,,,热导率)&,,,/--B时热导率数据与文献数据对比图图6!!!$"54!#%(#复相陶瓷的热物理性能;J"Z6!U A N)3M T A I R J L C S T)M T N)E I M K!!$"54!#%(#L M3T M R J E N L N)C3J L德拜温度分别为,6-B和',-B!因此当温度高于,6-B时!随着温度进一步升高!!$%(#复相陶瓷的%&变化较小%图6G$L分别为不同温度条件下!$%(#复相陶瓷的$和&的变化曲线%由图6G$L可知$和&的变化规律十分接近!样品中的!"#含量越高!$和&越大%此外!在室温!/--B范围内!!$%(#复相陶瓷的&随着温度的升高而降低)而当温度超过/--B时!&又逐渐略微地升高!到55--B时达到最高"-?*!$-?,%(#试样的&可达5-?,2& 345&045#!随着温度继续升高到56--B时! &又缓慢地降低%其他相似复相陶瓷体系!如F C'()'#*+F C=#6复相陶瓷$F C'()'#*烧绿石陶瓷$"W C'%G'#*#)"^&'()'#*#54)陶瓷等的&,-6'第5'期!!王!研等*一步法制备!"#$%&'()'#*复相陶瓷惰性燃料基材的热物理性能也出现了类似的先降低再略微升高而后又缓慢降低的现象'''!'*$'/(%具体的原因为*在陶瓷材料中!热传导主要是由晶格振动的格波运动来实现的!当温度不太高时!光频支格波的能量很微弱!起主要作用的是声频支格波!即低温时表现为声子导热机制%晶格中声子对热导率的贡献可由下式表示''.$,-(*&"5,$!3C_-%"!!(#*"!#+"!!(#&!"8#式中*!为声子频率)%为比热容)*为固体中的声子传播速度)+为声子平均自由程%其中! +对&的贡献最大!是声子热导率机制中最重要的因素!可用下式表示''.$,-(*5 +"5+=#5+P#5+:"*#式中*+=为声子$声子相互作用)+P为点缺陷散射引起的声子平均自由程)+:为晶界散射引起的声子平均自由程%由于本研究中+ "约为5Q3#远小于!$%(#复相陶瓷的平均晶粒尺寸"-?*1$3和-?*-$3#!因此可忽略晶界散射对于+的影响',-$,5(%在温度升高过程中!晶格原子振动愈加剧烈!声子与声子间的相互作用越强!声子间碰撞概率加大!相应的+越小!&也就越低%当温度升高到德拜温度后!由于%随温度变化不大!而+的减小逐渐趋于下限!所以随着温度升高! &的降低速度变得平缓%但是!当温度继续升高到/--B以上时!!$%(#复相陶瓷样品呈半透明的暗红色!即发出波长较高的近红外光!此时样品中光子传热对于&的贡献会逐渐增加!故在图6L中/--B以上时出现了由于光子传热所致的!$%(#复相陶瓷样品&略微增加的现象%由图6L可知!!"#的加入明显弥补了%&'()'#*烧绿石的低&%在测试温度范围内! !$%(#复相陶瓷的&均高于`#'陶瓷的&!包括!"#含量最少的-?,!$-?*%(#复相陶瓷样品!且在56--B时!$%(#复相陶瓷的&是`#'陶瓷的'?5!,?/倍%由此可见本文所制备的!$%(#复相陶瓷能够满足+!的热传导要求%为了进一步评估一步法制备的!$ %(#复相陶瓷在热物理性能上的优势!在相同温度条件下"/--B#!将其与文献中已报道的采用两步法制备的!$%(#复相陶瓷的&进行对比'5-!5'(!具体结果如图6&所示%此外!表'还总结了两种方法制备的!$%(#复相陶瓷的#和晶粒尺寸'5-!5'(%由表'可知!两种方法得到的!$%(#复相陶瓷的晶粒尺寸均远大于+!故可以忽略晶粒尺寸对复相陶瓷&的影响%此外!由于本研究中一步法制备的!$%(#复相陶瓷致密度更高!微孔和孔隙对声子的散射效应较弱!所以一步法制备的!$%(#复相陶瓷的&要高于文献中两步法制备的!$%(#复相陶瓷的&!差值最大时约为'2&345&045%因此!相较于两步法而言!一步法制备的!$%(#复相陶瓷具有更加优异的&%表#!一步法和两步法制备$%'()复相陶瓷的晶粒尺寸及孔隙率*+,-.#!>1+3673?.+65;01073280<$%'()40=;0732.4.1+=34;1.;+1.5,806.%72.;=.2/05+652@0%72.;=.2/05实验制备方法晶粒尺寸+$3#+@ %N S R M Q等'5-(固相反应<高温烧结5!,,!/"两步法#0M Q"等'5'(共沉淀法<高温烧结-?'!-?1*!5-"两步法#本实验固相反应一步法-?,!5?1-?*!5?'研究表明!复相陶瓷中点缺陷的数量会随温度的升高而逐渐增多!相应的点缺陷散射增强!&也会逐渐降低!当晶体完全非晶化时会存在一个最小&!与温度无关!通常称为材料的最小热导率"&3J Q#或非晶态极限热导率','$,6(%一般来说!晶质材料的&很难突破这一限制%!$ %(#复相陶瓷作为一种潜在的+!用于嬗变=>和!9!在辐照诱导下!"#和%&'()'#*烧绿石不可避免地会发生非晶化!使得其&在较低温度时可能提前达到非晶态极限热导率!从而影响+!在高温下运行的安全性及稳定性%为了进一步探究!$%(#复相陶瓷完全非晶化时的&与`#'陶瓷的差异!采用两种经典的W C A J S S模型','(和W S C)\N模型',1(对不同组分!!$"54!#%(#复相陶瓷的理论&3J Q进行了计算和评估%图1是根据这两种模型得到的各组6-6'原子能科学技术!!第1*卷分!$%(#复相陶瓷的理论&3J Q%由图1可知!根据两种模型计算出的!$%(#复相陶瓷的理论&3J Q无明显差距!且不同组分的!$%(#复相陶瓷的&3J Q随!"#含量的增加呈线性增加%此外!所有组分!$%(#复相陶瓷的&3J Q均接近于高温时"56--B#`#'陶瓷的&%当组分中!"#含量大于1-@"!7-?1#时!!$%(#复相陶瓷的理论&3J Q 会超过56--B时`#'陶瓷的&!这可以为制备!$%(#复相陶瓷时选取两相的比例提供理论支撑和借鉴%图1!!!$"54!#%(#复相陶瓷的理论最小热导率;J"Z1!U A N M)N E J L C S3J Q J3>3E A N)3C S L M Q&>L E J a J E I M K!!$"54!#%(#L M3T M R J E N L N)C3J L#"A!复相陶瓷的热膨胀系数图8C$G分别为在室温!56--B范围内!不同组分!$%(#复相陶瓷样品的长度变化和W U V%由图8C可知!!$%(#复相陶瓷样品的长度随温度的升高而增加!当温度从室温增加到56--B时!样品长度的相对伸长量变化&'+'-"以百分比表示!其中&'为升高温度后样品长度的增加量#曲线与温度近似呈线性关系",'7-?...#!这表明在温度升高过程中!$%(#复相陶瓷样品没有出现突然的体积变化!具有优异的热膨胀性能%由图8G可知!各组分!$%(#复相陶瓷样品的W U V在低温阶段"%,--B#随着温度的升高先快速增长!达到一定温度后W U V的增长速度放缓!并逐渐趋于一个与温度无关的值!这与图6C中复相陶瓷%&的变化趋势基本一致%对于!$%(#复相陶瓷而言!其比热容和热膨胀的转变温度点均约为'1-!,--B!与单相!"#和%&'()'#*烧绿石的德拜温度相近%这是因为热膨胀是固体材料受热以后晶格振动加剧而引起的体积膨胀!晶格振动的加剧又意味着热运动的能量增大!而材料升高单位温度时能量的变化量就是%&%因此!!$%(#复相陶瓷的W U V与%&密切相关!并有着相似的变化规律%此外!!$%(#复相陶瓷的W U V随!"#含量的升高而逐渐增加!说明!$%(#复相陶瓷的热膨胀主要来自于!"#的贡献%研究表明单相!"#的W U V"5,?.Y5-48+0',8(#高于%&'()'#*烧绿石的W U V"5-?8Y5-48+0',*(#也说明了这一结论%通过拟合!$%(#复相陶瓷样品长度的相对伸长量变化曲线!可以得出在室温!56--B范围内!不同组分!$%(#复相陶瓷样品的平均W U V为5'?,Y5-48!56?5Y5-48+0!略高于`#'的W U V",--!'---0时为5'?5Y5-48+0',/(#!各组分!$%(#复相陶瓷的具体W U V数据列于图8G中的内嵌表中%C,,,线性热膨胀曲线)G,,,热膨胀系数图8!!!$"54!#%(#复相陶瓷样品的热物理性能;J"Z8!U A N)3M T A I R J L C S T)M T N)E I M K!!$"54!#%(#L M3T M R J E N L N)C3J L1 -6 '第5'期!!王!研等*一步法制备!"#$%&'()'#*复相陶瓷惰性燃料基材的热物理性能!!结合'?'节中关于!$%(#复相陶瓷的&分析可知!对于!$%(#复相陶瓷而言!!"#含量越高!&和W U V均随之增加%然而! !$%(#复相陶瓷作为一种+!用于代替`#'!并与=>#'混合制备+!;!应保证具有足够高的&和较小的W U V%总的来说!所有组分!$%(#复相陶瓷的&均高于`#'陶瓷的&!且W U V与`#'陶瓷的W U V相当!完全满足+!的热物理性能要求%此外!当!"#含量高于1-@"!7 -?1#时!!$%(#复相陶瓷的理论&3J Q将高于高温下`#'陶瓷的&%在满足热物理性能的前提下!!$%(#复相陶瓷中%&'()'#*烧绿石的含量越多越有利于嬗变和燃耗更多的=>和!9%鉴于此!-?1!$-?1%(#"即!"#含量与%&'()'#*烧绿石含量一致#为最佳的复相陶瓷化学组成%A!结论本文采用固相反应一步法在51--B烧结'6A制备了!$%(#复相陶瓷!在分析其物相结构和微观形貌的基础上!重点评估了一步法制备的!$%(#复相陶瓷的热物理性能!主要结论如下%5#利用一步法制备工艺!可得到物相组成仅为!"#和%&'()'#*烧绿石且致密性高的!$%(#复相陶瓷!最小孔隙率仅为-?*@!两相的平均晶粒尺寸为-?*1$3和-?*-$3% '#在测试温度范围内!一步法制备的!$%(#复相陶瓷的热导率高于文献中两步法制备的!$%(#复相陶瓷的热导率!在高温下"/--B#比两步法样品的热导率高出约'2& 345&045%,#所有组分的!$%(#复相陶瓷热导率均高于`#'陶瓷的热导率!在56--B条件下与`#'陶瓷的热导率相比!!$%(#复相陶瓷的热导率是`#'陶瓷的'?5!,?/倍%6#一步法制备的!$%(#复相陶瓷的热膨胀系数随!"#含量的升高而逐渐增加!且与`#'陶瓷的热膨胀系数相当%1#当!$%(#复相陶瓷中!"#含量大于1-@"!7-?1#时!!$%(#复相陶瓷的理论最小热导率会超过56--B时`#'陶瓷的热导率!即最佳的复相陶瓷化学组成为-?1!$-?1%(#%参考文献'5(!P V^`V F P O VW!=9O9U U V[!Z W M Q L N T E R K M)C Q J Q N)E3C E)J_K>N S*9QM a N)a J N b'[(Z[M>)Q C S M K%>L S N C)!C E N)J C S R!5...!'*6"5#*5$8Z''(!0`O%+929%U9!#U c!9%!c P!D+%^c P!N EC S ZU N L A Q M S M"J L C SR M S>E J M Q RK M) S M Q"$E N)3R E M)C"N M K T C)E J C S S I>R N&Q>L S N C)b C R E N*9L)J E J L C S)N a J N b'[(Z9Q Q C S RM K%>L S N C)V Q N)"I!'-''!588*5-/*,8Z',(!9:V U!9D90`O90Z`)C Q J>3M_J&N C Q& !#H T)M&>L E J M Q'[(Z W M3T)N A N Q R J a N%>L S N C)!C E N)J C S R!'-5'*,.,$6''Z'6(!:9O#%P P!c9F F D U9P+`D F Z;>N S T N)$ K M)3C Q L N M K S J"A Eb C E N))N C L E M)R">)C Q J>3M_J&NC Q&!#H#'[(ZW M3T)N A N Q R J a N%>L S N C)!C E N)J$C S R!'-5'*6/5$156Z'1(!^9F9c#!99!D c9O9;+!Z;J Q&J Q"C R>J E C G S N K>N S E I T N K M)E A N&J R T M R C S M K E A N C L L>3>$ S C E N&3J Q M)C L E J Q J&N R J QE A NR T N Q EQ>L S N C)K>N S J Q=2O'[(Z=)M")N R RJ Q%>L S N C)V Q N)"I!'-'5!5,8*5-,*6.Z'8(!0#(F#d D0+e9F!(P#O#d V U D!d!D c F+!9DP+Z D E>&I M KE A N3M)T A M S M"J L C S C Q&R E)>L E>)C SK N C E>)N R M KJ Q N)E3C E)J L N R G C R N&M Q()#'$W N#'&M T N&b J E A e'#,C Q&E A NN K K N L EM K")C J Q R J]N R M Q E A N R E)N Q"E A T)M T N)E J N RM K L N)C3J L R'[(Z!N E C S R!'-''!5'"5-#*58/*Z'*(!P V^`V F P O VW Z(J)L M Q J C J Q N)E3C E)J_K M)T S>E M$ Q J>3>E J S J R C E J M Q C Q&3J Q M)C L E J Q J&N R&J R T M R J E J M Q J Q)N C L E M)R'[(Z[M>)Q C S M K9S S M I RC Q&W M3T M>Q&R!'--*!666*,8$65Z'/(!:9O9%9V d e P!=#=#d d d!D c9O9=#d d%!N EC S ZU A NK N C R J G J S J E I M KN3T S M I J Q"J Q N)E3C E)J_L N)C3J LK>N S RJ Q C O>R R J C QS J"A E b C E N))N C L E M)'[(Z[M>)Q C S M K%>L S N C)!C E N)J C S R!'--,!,5.*516$51/Z'.(!+!9`O99!U#`O9%%!V2+%^OW Z!"#$ T I)M L A S M)N L M3T M R J E N C R C QJ Q N)E3C E)J_K>N S*%N>E)M Q J L C Q&E A N)3C S L A C)C L E N)J R E J L R'[(Z[M>)Q C SM K%>L S N C)!C E N)J C S R!'--.!,/.",#*,65$,1-Z '5-(%V F D#%9U!^+9W c+%#!!!%+%#[W!N E C S Z V K K N L EM KL M3T M R J E J M QM QE A N)3C S L M Q&>L$E J a J E I M K!"#$%&'()'#*L M3T M R J E N R K M)J Q N)E3C E)J_3C E N)J C S R'[(Z[M>)Q C S M K%>L S N C)!C E N)J$C S R!'-56!666*,/1$,.'Z'55(e9U V DD[!H`=!29%^[!N E C S Z=)M L N R R J Q"M K3C"Q N R J C$T I)M L A S M)N L M3T M R J E N R K M)J Q N)E8-6'原子能科学技术!!第1*卷3C E)J_3C E N)J C S R'[(Z[M>)Q C S M K%>L S N C)!C E N)J$C S R!'--*!,8'"'$,#*,,8$,6'Z'5'(0#%^F!(c9%^[!!9V P9e!N E C S Z%M a N S R I Q E A N R J R C Q&E A N)3C S T)M T N)E I C Q C S I R J RM K!"#$%&'()'#*L M3T M R J E N'[(Z W N)C3J L R+Q E N)Q C E J M Q C S!'-58!6'"51#*58///$58/.8Z'5,(!9[e!(c9%^e:!29%^[H!N E C S Z;C G$ )J L C E J M Q!L A C)C L E N)J]C E J M Q!C Q&C L J&R M S>G J S J E I M K!"#$%&'()'#*L M3T M R J E N L N)C3J L R K M)J Q N)E3C E)J_K>N S'[(Z[M>)Q C S M K E A N9>R E)C S J C QW N)C3J LD M L J NE I!'-5.!18",#*/.1$.-,Z'56(D 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高温高压合成翡翠
高温高压合成翡翠高温高压合成翡翠导言：翡翠是一种珍贵的矿物宝石，具有独特的色彩和光泽，因此备受人们的喜爱。
然而，天然翡翠的产量有限，价格也较高，因此高温高压合成翡翠成为了一种重要的生产方法。
本文将介绍高温高压合成翡翠的原理、过程和常见应用领域。
一、高温高压合成翡翠的原理高温高压合成翡翠是通过模拟地球内部高温高压条件，将适当的原料组合进行化学反应，生成类似于天然翡翠的人造矿物。
其原理主要基于以下两个方面：1. 物理条件：高温高压合成翡翠是在高温（约1000℃）和高压（约7.0GPa）条件下进行的。
这样的物理条件使得原料在短时间内发生相变和结晶，从而形成翡翠结构。
2. 化学反应：在高温高压条件下，适当的原料会发生化学反应，形成翡翠的主要成分如硅酸镁镉。
这些原料在高温高压环境下能快速反应形成翡翠的晶体结构。
二、高温高压合成翡翠的过程高温高压合成翡翠的过程可分为以下几个关键步骤：1. 选材：选择合适的原始材料进行合成翡翠，常见的原材料包括氧化镁、氧化镁和颜料等。
2. 混合原料：将选材获得的原料进行精细研磨和混合，以达到化学反应所需的均匀性。
3. 加压：将混合原料放入高温高压合成装置中，在高温高压条件下施加压力，使得原料能够迅速发生化学反应。
4. 控温控压：在加压的同时，需要对高温高压合成装置进行严格的温度和压力控制，以确保合成翡翠的稳定性和质量。
5. 沉淀和结晶：经过一定时间的高温高压处理，原料会发生沉淀和结晶，形成翡翠的晶体结构。
6. 冷却和释压：经过一定时间的高温高压处理后，需要缓慢降温和释放压力，以避免翡翠晶体结构受到损坏。
7. 加工和打磨：最后，将合成的翡翠进行加工和打磨，使得其形成光泽和色彩达到最佳效果。
三、高温高压合成翡翠的应用领域高温高压合成翡翠在珠宝和工业领域均有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 珠宝：制造人造翡翠用于珠宝制作，可以提供各种颜色和形状的宝石，丰富了宝石市场的选择。
长寿命热障涂层技术研究进展
第4卷第3期2012年9月热喷涂技术Thermal Spray TechnologyVol.4，No.3Sep.，2012长寿命热障涂层技术研究进展王世兴，刘新基，汪瑞军（北京金轮坤天特种机械有限公司，北京100083）摘要：随着高性能航空发动机对长寿命热障涂层需求的增加，提高热障涂层寿命已成为研究重点。
本文从粘结层成分及结构设计和陶瓷层制备技术方面介绍了长寿命热障涂层研究进展，最后展望了未来低成本、长寿命热障涂层制备技术的研究方向及研究重点。
关键词：热障涂层；APS ；EB-PVD ；垂直裂纹；类柱状晶中图分类号：TG 174.4文献标识码：A 文章编号：1674-7127（2012）03-0001-08D OI 10.3969/j .issn .1674-7127.2012.03.001Progress in Long Life Thermal Barrier Coatings TechnologiesWANG Shi-xing,LIU Xin-ji,WANG Rui-jun(Beijing Golden Wheel Special Machine Co.,Ltd ，Beijing 100083，China)Abstract:With high performance gas turbine engine increased demand for long life thermal barrier coatings,the research interest was focused on improvement thermal barrier coatings life.In this paper,the development and research statues of bond coat composition ，structure design and top coat deposition technology for long life thermal barrier coatings was introduced.The research direction and focus of long life thermal barrier coatings deposited by low cost technologies was also anticipated.Keywords:Thermal barrier coatings ；APS ；EB-PVD ；Vertical cracks ；Columnar-like作者简介：王世兴(1982-)，男，甘肃人，工程师，硕士.E-mai l :wsx 161@163.c o m由于热障涂层（T B Cs ）在延长发动机热端部件寿命、提高发动机性能和效率方面的显著作用，使T B Cs 已先后成功应用于J -75、JT8D 、JT 9D 、P W 2000、P W 4000和V2500等高性能航空发动机热端部件[1-3]。
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（． 南科 技 大 学 核 废 物 与环 境 安 全 国 防重 点 学 科 实验 室 ， 川 绵 阳 ６ １１ ； １西 四 ２ ０ ０
２ 中 国工 程 物理 研 究 院 ， Ｉ 阳 ６ １ ０ ； ． ． 四Ｊ Ｉ绵 ２ ９ ０ ３ 四川 大 学 原 子 与分 子 物 理 研 究所 ， Ｊ 成 都 四 Ｉ Ｉ ６０ ６ ） １ ０ ５
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要 的科 学 价 值 和 实际 意 义 。 关键 词 ： ｄ Ｚ 。 烧 绿 石 ； 温 高 压 ； 成 ； 射 性废 物 固化 体 Ｇ 。 ｒＯ ； 高 合 放 中 图分 类 号 ： ６ ４ ３ ０ １． ５ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ０ ６ ３ （ ０ ｏ ０ — ３ ４ ０ １ ０ ９ １ ２ １ ） ４０ ９ — ６
征 ， 果 证 实 ， ５ ２ Ｇ ａ和 １８ ３ Ｋ 条件 下 ， 结 在 ． Ｐ ７ 保温 保 压 ３ ｉ ， 功 地 合 成 出 单 一 物 相 的 、 有 立 方 烧 ０ｒ ｎ 成 ａ 具
绿 石结 构 的 Ｇ ｒＯ 化合 物 。这 种 新 的合 成 方 法 对 于 开 展 武 器 级 多 余 钚 和 含钚 高 放 废 物 固 化 具 有 重 ｄＺ ｚ
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第４ 卷第４ ４ 期
２１年４ ００ 月
原
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能
科
学
技
术
Ｖ０１４ Ｎｏ ４ ． ４， ．
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立 方 烧 绿 石 Ｇｄ ｒＯ 的 日古 合 成 ２ ２ ７ 吉 同 Ｚ 同皿 压
摘 要 ： 探 索 高 温高 压 固相 反 应法 合 成 Ｇ 。 ｒＯ 烧 绿 石 的可 能 性 ， Ｇｄ Ｏ 和 ｚ ０ 的混 合 粉 体 为原 料 ， 为 ｄＺ 以 。 ｒ
在 ５ ２Ｇ ａ ． Ｐ 压力 、 ７ ～ｌ８ ３Ｋ 温 度 范 围 内进 行 了 实 验 研 究 。通 过 Ｘ Ｄ 对 合 成 样 品 进 行 了 结 构 表 １４ ３ ７ Ｒ
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