工程科学学报，第37卷，第1期：8690,2015年1月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.1:86-90,January 2015 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2015.01.013;http://journals..ustb.edu.cn 高温固相法制备Sm,0,掺杂LaCe,O,热障涂层材料 毛亚南，弓爱君四，邱丽娜，曹艳秋，原小涛，童璐 北京科技大学化学与生物工程学院，北京100083 通信作者，E-mail:gongaijun5661@usth.edu.cm 摘要以La,0,、Ce02和Sm,0,为原料，采用高温固相反应法制备了Sm,0,部分掺杂La,Ce,0,热障涂层陶瓷材料，其化学 式为(Sm,La1.),C©0，·采用X射线衍射法研究了试样的物相结构，并通过对比各实验条件下制备的试样的X射线衍射图 谱，对试样的掺杂比例、烧制温度及烧制时间进行了探究.结果表明，所制备试样为萤石结构，当摻杂摩尔比Sm:La为1：2或 1:3时试样均能保持良好的相结构，以摻杂摩尔比Sm:La=1:2制备的(Sm.La.6）,Ce20,材料在1600℃下具有良好的相稳 定性，且其最佳制备条件为1550℃下烧制10h,该材料是一种很有潜力的新型热障涂层陶瓷材料. 关键词稀土铈酸盐：热障涂层：固相反应：烧制 分类号TQ174.6 Preparation of Sm,O,doped La,Ce,O,ceramics for thermal barrier coatings by high temperature solid-state reaction MAO Ya-nan,GONG Ai-jun,QIU Li-na,CAO Yan-giu,YUAN Xiao-tao,TONG Lu School of Chemistry and Biological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:gongaijun5661@ustb.edu.cn ABSTRACT Sm2O,partly doped La Ce,O,ceramic materials for thermal barrier coatings were prepared by high temperature solid- state reaction using La,O3,Ce0,and Sm2O,as raw materials.Their chemical formula is (Sm,La)2 Ce2O,.The phase composition of the samples was studied by X-ray diffraction (XRD).The doping ratio,firing temperature and firing time were investigated by an XRD pattern contrast analysis of the samples made in different conditions.It is found that the sample with fluorite structure has been prepared,and it can maintain its phase structure when the doping molar ratio Sm:La is 1:2 or 1:3.As the doping molar ratio Sm:La is 1:2 at the firing temperature of 1550 C for 10h,the prepared (Sma)Ce2O,has a good phase stability at 1600 C.This material can be potentially used as a new material for ceramic thermal barrier coatings. KEY WORDS rare earth cerates:thermal barrier coatings:solid state reaction:firing 热障涂层作为航空发动机和燃气轮机高温部件的 更高以及性能更稳定的耐高温热障涂层用陶瓷材料是 保护涂层，需要在高温环境下工作.近年来，随着航空 近几年的研究热点，其中AB,0,型化合物作热障涂层 事业的飞速发展，发动机热端部件承受的温度也越来陶瓷顶层材料的研究近年来炙手可热。在已经报道的 越高，到目前为止已经超过1500℃0.传统的热障涂 A,B,0,型化合物中，稀土元素La、Gd、Dy、Yb等因其 层陶瓷顶层材料，Y,03部分稳定Z0,(YSZ质量分数 较高的化学稳定性和熔点，并能与Z02、Ce02等形成 为6%~8%)在1200℃以上的高温下存在相变失效、 固溶体而常常出现在A位，考虑到A3·和B·的半径 烧结严重等问题.因此，寻求热导率更低、热膨胀系数 比对化合物晶体结构稳定性的影响，B位元素的选择 收稿日期：2013-09-28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.51131001)工程科学学报，第 37 卷，第 1 期: 86--90，2015 年 1 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 1: 86--90，January 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 01． 013; http: / /journals． ustb． edu． cn 高温固相法制备Sm2O3 掺杂La2Ce2O7 热障涂层材料 毛亚南，弓爱君，邱丽娜，曹艳秋，原小涛，童 璐 北京科技大学化学与生物工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: gongaijun5661@ ustb． edu． cn 摘 要 以 La2O3、CeO2 和 Sm2O3 为原料，采用高温固相反应法制备了 Sm2O3 部分掺杂 La2Ce2O7 热障涂层陶瓷材料，其化学 式为( SmxLa1 － x ) 2Ce2O7 ． 采用 X 射线衍射法研究了试样的物相结构，并通过对比各实验条件下制备的试样的 X 射线衍射图 谱，对试样的掺杂比例、烧制温度及烧制时间进行了探究． 结果表明，所制备试样为萤石结构，当掺杂摩尔比 Sm∶ La 为1∶ 2或 1∶ 3时试样均能保持良好的相结构，以掺杂摩尔比 Sm∶ La = 1∶ 2制备的( Sm0. 33La0. 67 ) 2Ce2O7 材料在 1600 ℃ 下具有良好的相稳 定性，且其最佳制备条件为 1550 ℃下烧制 10 h，该材料是一种很有潜力的新型热障涂层陶瓷材料． 关键词 稀土铈酸盐; 热障涂层; 固相反应; 烧制 分类号 TQ174. 6 Preparation of Sm2O3 doped La2Ce2O7 ceramics for thermal barrier coatings by high temperature solid-state reaction MAO Ya-nan，GONG Ai-jun ，QIU Li-na，CAO Yan-qiu，YUAN Xiao-tao，TONG Lu School of Chemistry and Biological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: gongaijun5661@ ustb． edu． cn ABSTＲACT Sm2O3 partly doped La2Ce2O7 ceramic materials for thermal barrier coatings were prepared by high temperature solid￾state reaction using La2O3，CeO2 and Sm2O3 as raw materials． Their chemical formula is ( SmxLa1 － x ) 2Ce2O7 ． The phase composition of the samples was studied by X-ray diffraction ( XＲD) ． The doping ratio，firing temperature and firing time were investigated by an XＲD pattern contrast analysis of the samples made in different conditions． It is found that the sample with fluorite structure has been prepared，and it can maintain its phase structure when the doping molar ratio Sm∶ La is 1∶ 2 or 1∶ 3． As the doping molar ratio Sm∶ La is 1∶ 2 at the firing temperature of 1550 ℃ for 10 h，the prepared ( Sm0. 33 La0. 67 ) 2Ce2O7 has a good phase stability at 1600 ℃ ． This material can be potentially used as a new material for ceramic thermal barrier coatings． KEY WOＲDS rare earth cerates; thermal barrier coatings; solid state reaction; firing 收稿日期: 2013--09--28 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( No． 51131001) 热障涂层作为航空发动机和燃气轮机高温部件的 保护涂层，需要在高温环境下工作． 近年来，随着航空 事业的飞速发展，发动机热端部件承受的温度也越来 越高，到目前为止已经超过 1500 ℃［1］． 传统的热障涂 层陶瓷顶层材料，Y2O3 部分稳定 ZrO2 ( YSZ 质量分数 为 6% ～ 8% ) 在 1200 ℃ 以上的高温下存在相变失效、 烧结严重等问题． 因此，寻求热导率更低、热膨胀系数 更高以及性能更稳定的耐高温热障涂层用陶瓷材料是 近几年的研究热点，其中 A2B2O7 型化合物作热障涂层 陶瓷顶层材料的研究近年来炙手可热． 在已经报道的 A2B2O7 型化合物中，稀土元素 La、Gd、Dy、Yb 等因其 较高的化学稳定性和熔点，并能与 ZrO2、CeO2 等形成 固溶体而常常出现在 A 位，考虑到 A3 + 和 B4 + 的半径 比对化合物晶体结构稳定性的影响，B 位元素的选择