纳米团聚型稀土掺杂YSZ粉末及其制备方法与流程

本公开涉及陶瓷粉末制备，具体而言，涉及一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方法和纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末。

背景技术：

1、热障涂层广泛应用于航空发动机、燃烧室、航天飞行器等高温部件上，能够有效降低高温对材料的损伤，延长工件的使用寿命。氧化钇部分稳定氧化锆(yttria-stabilizedzirconia，ysz)由于其热导率低、热膨胀系数较高以及化学稳定性好等优良性而被广泛应用于热障涂层。

2、然而，当工作温度长期服役在1200℃以上时，ysz材料会发生四方相到单斜相的转变，引起热障涂层体积膨胀，使涂层产生裂纹进而造成其剥落失效。

3、为了解决上述问题，一些技术通过稀土掺杂的方式提高了ysz涂层的寿命。对于稀土掺杂ysz粉末的制备工艺，目前主要依靠氧化物粉末混合球磨，通过固态扩散的方式实现稀土掺杂。然而，这种方式难以保证稀土元素完全进入氧化锆晶格中，导致稀土掺杂ysz材料性能不足。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方法和纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末，进而至少在一定程度上克服ysz材料性能不足的问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方法，包括：利用分散剂对金属离子溶液进行表面改性处理，以得到反应溶液；其中，金属离子溶液包含锆盐、钇盐以及除钇盐之外的至少一种稀土盐；对反应溶液进行陈化处理、超声处理以及干燥处理，以得到稀土掺杂ysz前驱体粉末；对稀土掺杂ysz前驱体粉末进行至少两次煅烧处理，以得到稀土掺杂ysz纳米粉末；将稀土掺杂ysz纳米粉末与去离子水配成浆料，并对浆料进行球磨，以得到稀土掺杂ysz团聚体；对稀土掺杂ysz团聚体进行至少两次烧结处理，以得到中间粉末；将中间粉末过筛，以得到纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末。

3、可选地，利用分散剂对金属离子溶液进行表面改性处理，以得到反应溶液，包括：将金属离子溶液和分散剂加入装有去离子水的撞击流反应器中；向撞击流反应器滴加沉淀剂，并结合撞击流反应器的搅拌操作和超声操作得到反应溶液；其中，沉淀剂用于调节溶液ph。

4、可选地，沉淀剂为碳酸氢铵、氢氧化铵、尿素中的一种或多种；其中，反应溶液的ph被调节为8至11。

5、可选地，撞击流反应器的搅拌转速为400r/min至2000r/min，超声功率为10khz至100khz。

6、可选地，锆盐为硝酸锆或二氯氧化锆，钇盐为硝酸钇或氯化钇，稀土盐包括钆盐和/或镱盐，钆盐为硝酸钆或氯化钆，镱盐为硝酸镱或氯化镱；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇乙氧基酸酯类、聚乙二醇中的一种或多种混合。

7、可选地，对反应溶液进行陈化处理、超声处理以及干燥处理，以得到稀土掺杂ysz前驱体粉末，包括：对反应溶液进行陈化处理，以得到第一溶液；利用超声波细胞粉碎机对第一溶液进行超声分散，以得到第二溶液；超声波细胞粉碎机的频率为10khz至100khz，超声时间为10min至200min；利用真空冷冻干燥机对第二溶液进行干燥，以得到稀土掺杂ysz前驱体粉末；真空冷冻干燥机的干燥时间为10h至24h。

8、可选地，至少两次煅烧处理中每次煅烧处理的煅烧温度为400℃至800℃，每次煅烧处理的煅烧时间为1h至10h。

9、可选地，至少两次烧结处理中每次烧结处理的烧结温度为900℃至1300℃，每次烧结处理的烧结时间为2h至10h。

10、可选地，将中间粉末过筛包括：基于筛分目数为200目至1000目的筛分操作将中间粉末过筛。

11、根据本公开的第二方面，提供了一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末，该纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末采用上述任一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方法制备出。

12、通过本公开实施方式的纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方案，一方面，通过金属盐溶液沉积反应的方式在ysz中掺入稀土元素，可以促进稀土元素进入氧化锆晶格中，有效提升材料的高温性能，进而有助于提升由其制备出的涂层的寿命；另一方面，本公开的结合分散剂的金属盐溶液反应以及至少两次煅烧处理，有助于得到高分散性且均匀的纳米粉末；再一方面，本公开的至少两次烧结处理，可以使稀土掺杂ysz纳米粉末在保留均匀性的情况下实现致密化；又一方面，本公开的制备方案处理效率高、操作简单、成本低且易于产业化应用。

13、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

1.一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用分散剂对金属离子溶液进行表面改性处理，以得到反应溶液，包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为碳酸氢铵、氢氧化铵、尿素中的一种或多种；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述撞击流反应器的搅拌转速为400r/min至2000r/min，超声功率为10khz至100khz。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锆盐为硝酸锆或二氯氧化锆，所述钇盐为硝酸钇或氯化钇，所述稀土盐包括钆盐和/或镱盐，所述钆盐为硝酸钆或氯化钆，所述镱盐为硝酸镱或氯化镱；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述反应溶液进行陈化处理、超声处理以及干燥处理，以得到稀土掺杂ysz前驱体粉末，包括：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述至少两次煅烧处理中每次煅烧处理的煅烧温度为400℃至800℃，每次煅烧处理的煅烧时间为1h至10h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述至少两次烧结处理中每次烧结处理的烧结温度为900℃至1300℃，每次烧结处理的烧结时间为2h至10h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述中间粉末过筛包括：

10.一种纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末，其特征在于，所述纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末采用权利要求1至9中任一项所述的纳米团聚型稀土掺杂ysz粉末的制备方法制备出。