本發(fā)明涉及陶瓷涂層材料，具體涉及一種正交相鉭酸鈣陶瓷材料、制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、熱障涂層是先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要起到隔熱、降低涂層與合金基體間的熱失配、有效抵抗粒子沖擊從而保護(hù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)域零部件的作用，要求其具有良好的熱力學(xué)性能；但在服役過程中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片熱障涂層除了要經(jīng)受高溫、熱疲勞和機(jī)械載荷等作用外，還會(huì)遭受化學(xué)腐蝕、侵蝕和沖刷，最終導(dǎo)致涂層失效；其中，由氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化硅以及少量的ni和fe的氧化物組成的低熔點(diǎn)氧化物，統(tǒng)稱為鈣鎂鋁硅酸鹽(cmas)，會(huì)從進(jìn)氣道吸入發(fā)動(dòng)機(jī)中，并沉積在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)生熔化，并沿著涂層中的缺陷滲入到涂層內(nèi)部，引發(fā)涂層分層開裂，并最終失效；因此，熱障涂層材料還應(yīng)具有優(yōu)異的抗cmas腐蝕能力。
2、目前廣泛使用的熱障涂層材料主要是氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯(ysz)，同時(shí)一些稀土硅酸鹽、稀土鋁酸鹽、稀土鋯酸鹽、稀土鉭酸鹽等也陸續(xù)被開發(fā)出來。對(duì)比文獻(xiàn)1(journalof?advanced?ceramics,2022,11:66–74)，ysz材料具有較低的熱導(dǎo)率，室溫?zé)釋?dǎo)率為2.2w·m-1·k-1，在1250℃下保溫8h后，cmas與ysz反應(yīng)層厚度較大，約為80μm，并且在高溫下zro2會(huì)發(fā)生相變，會(huì)導(dǎo)致涂層開裂從而失效；對(duì)比文獻(xiàn)2(journal?of?americanceramics?society,2022,105:4840–4858)，馮等人合成的cata2o6為立方結(jié)構(gòu)，立方相的cata2o6在室溫下的熱導(dǎo)率約為2w·m-1·k-1，具有較低的熱導(dǎo)率，同時(shí)立方相的cata2o6不與cmas發(fā)生反應(yīng)，但經(jīng)過cmas腐蝕后會(huì)發(fā)生相變形成正交相的cata2o6，相變的存在會(huì)導(dǎo)致涂層開裂引起失效；對(duì)比文獻(xiàn)3(journal?of?the?european?ceramic?society,2022,42:649–657)單一組元的稀土鋯酸鹽材料憑借著較ysz更低的熱導(dǎo)率特性成為熱障涂層候選體系之一，但其抗腐蝕綜合性能具有局限性，無(wú)法為熱障涂層的長(zhǎng)壽命服役提供穩(wěn)定保障。
3、因此，針對(duì)上述存在的技術(shù)缺陷問題，開發(fā)一種能具有穩(wěn)定性、低熱導(dǎo)率及抗cmas腐蝕綜合性能的熱障涂層材料勢(shì)在必行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種正交相鉭酸鈣陶瓷材料、制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有的鉭酸鈣陶瓷材料熱導(dǎo)率較高，并在高溫下發(fā)生相變影響涂層穩(wěn)定性的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種正交相鉭酸鈣陶瓷材料，所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備原料為碳酸鈣與五氧化二鉭；碳酸鈣與五氧化二鉭的摩爾配比為0.98～1.02:0.98～1.02。
3、進(jìn)一步地，所述的碳酸鈣與五氧化二鉭為粉體，碳酸鈣與五氧化二鉭粉體的粒徑為1～3μm；純度均不低于99％。
4、正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：
5、s1、將碳酸鈣與五氧化二鉭于介質(zhì)中混合均勻，得混勻的漿料；
6、s2、將s1所得混勻的漿料經(jīng)過濾、干燥、過篩，得混合粉料；
7、s3、將s2所得混合粉料經(jīng)煅燒、燒結(jié)，即可得到本發(fā)明正交相鉭酸鈣陶瓷材料。
8、進(jìn)一步地，所述的s1中，球磨介質(zhì)為氧化鋯陶瓷珠，粒徑為5～10mm；混合介質(zhì)包括有無(wú)水乙醇；混合粉體、無(wú)水乙醇以及氧化鋯陶瓷珠的質(zhì)量比為1:1～3:5～10；球磨轉(zhuǎn)速為60～180r/min，球磨時(shí)間為4～12h。
9、進(jìn)一步地，所述的s2中，干燥溫度為50～80℃，干燥時(shí)間為6～24h；干燥后的物料過100～400目篩。
10、進(jìn)一步地，所述的s3中，煅燒的溫度為1350～1500℃，煅燒時(shí)間為1～6h。
11、進(jìn)一步地，所述的s3中，燒結(jié)氣氛為真空、空氣或者氬氣；燒結(jié)過程中，升溫速率為5～20℃/min，降溫速率為5～20℃/min，燒結(jié)溫度為1500～1600℃，燒結(jié)時(shí)間為1～4h，燒結(jié)壓強(qiáng)為20～40mpa。
12、進(jìn)一步地，所述的s3中，煅燒后還包括球磨的步驟，對(duì)煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行球磨、過濾、干燥、過篩，得到正交相鉭酸鈣陶瓷粉體。
13、進(jìn)一步地，所述的球磨介質(zhì)為氧化鋯陶瓷珠，粒徑為5～10mm；混合介質(zhì)為無(wú)水乙醇，煅燒后產(chǎn)物、無(wú)水乙醇以及氧化鋯陶瓷珠的質(zhì)量比為1:1～3:5～10；球磨轉(zhuǎn)速為60～180r/min，球磨時(shí)間為4～12h；球磨后過200～300目篩。
14、正交相鉭酸鈣陶瓷材料作為熱障涂層材料的應(yīng)用。
15、本發(fā)明的有益效果：
16、1、本發(fā)明首次以碳酸鈣，五氧化二鉭為原料，獲得了高溫穩(wěn)定的正交相鉭酸鈣陶瓷粉體，在真空、氬氣或空氣條件下通過熱壓燒結(jié)獲得高純度、高穩(wěn)定性、低熱導(dǎo)率和優(yōu)異的抗cmas腐蝕的鉭酸鈣陶瓷，經(jīng)分析表明正交相鉭酸鈣陶瓷具有相對(duì)密度高、熱導(dǎo)率低和抗cmas性能優(yōu)異的特點(diǎn)，相對(duì)密度在95％以上，熱導(dǎo)率在2.0w·m-1·k-1以下，且高溫下與cmas不發(fā)生反應(yīng)；
17、2、本發(fā)明制備鉭酸鈣粉體工藝過程簡(jiǎn)單快速，從碳酸鈣，五氧化二鉭原料直接得到純度高的鉭酸鈣陶瓷粉體，鉭酸鈣粉體純度在99％以上，通過熱壓燒結(jié)法獲得純度不低于99wt％的鉭酸鈣陶瓷材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.一種正交相鉭酸鈣陶瓷材料，其特征在于：所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備原料為碳酸鈣與五氧化二鉭；碳酸鈣與五氧化二鉭的摩爾配比為0.98～1.02:0.98～1.02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正交相鉭酸鈣陶瓷材料，其特征在于：所述的碳酸鈣與五氧化二鉭為粉體，碳酸鈣與五氧化二鉭粉體的粒徑均為1～3μm；純度均不低于99％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任意一項(xiàng)所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述的s1中，球磨介質(zhì)為氧化鋯陶瓷珠，粒徑為5～10mm；混合介質(zhì)包括有無(wú)水乙醇；混合粉體、無(wú)水乙醇以及氧化鋯陶瓷珠的質(zhì)量比為1:1～3:5～10；球磨轉(zhuǎn)速為60～180r/min，球磨時(shí)間為4～12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述的s2中，干燥溫度為50～80℃，干燥時(shí)間為6～24h；干燥后的物料過100～400目篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述的s3中，煅燒的溫度為1350～1500℃，煅燒時(shí)間為1～6h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述的s3中，燒結(jié)氣氛為真空、空氣或者氬氣；燒結(jié)過程中，升溫速率為5～20℃/min，降溫速率為5～20℃/min；燒結(jié)溫度為1500～1600℃，燒結(jié)時(shí)間為1～4h，燒結(jié)壓強(qiáng)為20～40mpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述的s3中，煅燒后還包括球磨的步驟，對(duì)煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行球磨、過濾、干燥、過篩，得到正交相鉭酸鈣陶瓷粉體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料的制備方法，其特征在于：所述的球磨介質(zhì)為氧化鋯陶瓷珠，粒徑為5～10mm；混合介質(zhì)為無(wú)水乙醇，煅燒后產(chǎn)物、無(wú)水乙醇以及氧化鋯陶瓷珠的質(zhì)量比為1:1～3:5～10；球磨轉(zhuǎn)速為60～180r/min，球磨時(shí)間為4～12h；球磨后過200～400目篩。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的正交相鉭酸鈣陶瓷材料作為熱障涂層材料的應(yīng)用。