La 2 O 3 和Y 2 O 3 掺杂ZrO 2 复合材料的高温相稳定性、抗烧结性及热导率

采用化学共沉淀煅烧法制备不同La2O3掺杂量的La2O3-Y2O3-ZrO2(YSZ)复合陶瓷粉末, 研究该复合陶瓷粉末的高温相稳定性、抗烧结性及热物理性能, 并与传统应用的YSZ陶瓷粉末进行对比, 以探讨La2O3-YSZ作为热障涂层材料应用的可能性。采用XRD分析陶瓷粉末的晶体结构和物相组成, 研究La2O3掺杂量对YSZ高温相稳定性的影响。采用SEM观察陶瓷烧结体的微观形貌, 研究La2O3掺杂对YSZ抗烧结性的影响。采用激光脉冲法测定热扩散率, 通过计算得到材料的热导率。结果表明:YSZ和不同La2O3掺杂量的La2O3-YSZ均由单一的非平衡四方相ZrO2 (t'-ZrO2) 组成。经1 400 ℃热处理100 h后, YSZ中t'-ZrO2完全转变为立方相ZrO2(c-ZrO2)和单斜相ZrO2 (m-ZrO2), 在0.4mol%~1.4mol% La2O3掺杂范围内, La2O3-YSZ的相稳定性均优于YSZ, 其中1.0mol% La2O3掺杂的YSZ(1.0mol% La2O3-YSZ)经热处理后无m-ZrO2生成, 表现出良好的高温相稳定性。此外, 1.0mol% La2O3-YSZ较YSZ具有较高的抗烧结性和较低的热导率。在室温至700 ℃范围内, 1.0mol% La2O3-YSZ的热导率为1.90~2.17 W/(m·K), 明显低于YSZ的热导率(2.13~2.33 W/(m·K))。