氧化钇基高熵固溶体陶瓷的SPS烧结与性能研究*
2021-09-23吕姗姗孙旭东
广州化工 2021年17期
吕姗姗,孙旭东,霍 地
(东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110006)
倍半稀土氧化物Y2O3的熔点高、热化学稳定性高,具有稳定的立方晶体结构,Y2O3陶瓷不会因为晶粒取向不同而发生散射现象,从可见到红外区的宽波普范围内具有较高的直线透过率,所以可以制备出高光学质量的透明陶瓷。但是因为单质Y2O3陶瓷存在硬度及抗弯强度较低等不足之处,因此,限制了其应用范围。为了提高Y2O3透明陶瓷的力学性能,掺杂其它稳定氧化物形成固溶体来提高力学以及光学性能是一种潜在路线。高熵材料,是指5种或以上成分组成的多相固溶体,当系统中存在5种或以上成分时,构型熵能够达到一个较大的值[1-2],从而促进简单固溶体结构的形成[3]。新奇的“高熵效应”以及优异的性能,促成高熵陶瓷成为近期研究的热点之一。
近些年的研究也表明高熵氧化物陶瓷具有一系列优异的力学性能(强度、硬度、延展性、耐磨性)、物理性能(磁性、导电性)和化学耐腐蚀性能[4-6],比如高熵倍半稀土氧化物陶瓷比单元素稀土氧化物陶瓷的强度要高,特别是高熵氧化物陶瓷表现出更稳定的高温稳定性。陶瓷(Mg,Co,Ni,Cu,Zn)O具有良好的导电性能[7-9]。最近,还有成功合成超高温高熵陶瓷(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)B2和Sr(Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Mn0.2)O3[10-11]等报道。这些研究为制备以Y2O3为基的多稀土元素共掺固溶体高熵陶瓷,提高Y2O3透明陶瓷的红外透光率和强度提供了新思路。
本文的主要研究内容是向Y2O3陶瓷基体中同时掺入Sc、La、Gd、Yb的氧化物以形……
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