Synthesis and thermophysical performances of complex Ca3Ln3Ti7Ta2O26.5 (Ln=Dy and Er) oxides

Preparation and Thermophysical Properties of (Sm0.2Gd0.2Dy0.2Y0.2Yb0.2)3TaO7High-entropy Ceramic

“…无 机 材 料 学 报 第 36 卷 在燃气轮机叶片等高温端部件涂覆热障涂层 (TBCs)可以有效屏蔽高温燃气, 显著提高发动机的 热效率和工作部件使用寿命, 这是目前航空发动机 必须处理的步骤之一。热障涂层表层用陶瓷材料由 于直接接触复杂的服役环境, 对整个热障涂层体系 的热绝缘作用至关重要 [1][2][3][4] 。热障涂层陶瓷材料必须 具备高熔点(>2000 ℃)、工作温度范围内无相变化、 与基体材料相匹配的热膨胀系数(>9×10 -6 K -1 )和低 热导率(<2 W/(m•K)) [5][6] 等典型特征。现役氧化钇部 分稳定氧化锆( (6~8)wt% Y 2 O 3 stabilized zirconica, 简称 YSZ)涂层在 1200 ℃以上长期服役时易发生 相变, 产生约(3~5)%的体积膨胀, 导致涂层大面积开 裂剥落 [7][8] 。因此, 开发性能更加优异的替代材料迫 在眉睫。 近几年来, RE 3 TaO 7 稀土钽酸盐以其优异的热 物理性能, 成为最具潜力的新型热障涂层陶瓷 [9][10][11][12][13][14] , 张昊明等 [9] 发现 La 3 TaO 7 氧化物在 20~1200℃范围内 的平均热导率仅为 1.12 W/(m•K), 远低于 YSZ, 1200 ℃的热膨胀系数为 11.5×10 −6 K -1 , 与镍基合金基 体更加接近。 陈琳等 [14] 发现加入 TiO 2 不仅可有效抑 制 Sm 3 TaO 7 的高温相变, 而且能够改善热膨胀系数 和隔热性能, 9mol% TiO 2 -Sm 3 TaO 7 高温热导率低至 1.37 W/(m•K)。但这些材料的实际热导率与最低热 导率模型的预测结果仍然存在明显差距, 表明其热导 率仍有较大降低空间。上述问题有可能通过形成高熵 陶瓷(High-entropy ceramics, 简称 HECs)予于解决 [15][16] 。 周延春等 [17][18] [19] [20] 算样品的热导率 k [23] :…”