Er2SiO5納米粉體的并流共沉淀法合成

佟永樂，王雅雷*，劉 蓉，劉懷菲，武囡囡，程慧聰

（1 中南大學 粉末冶金國家重點實驗室，長沙 410083；2 中南林業科技大學 材料科學與工程學院，長沙 410004）

隨著燃氣渦輪發動機進口溫度不斷提高，愈加惡劣的服役環境對發動機熱端材料性能提出了更高的要求。硅基陶瓷材料具有低密度、高模量、高熱導、耐高溫、抗燒蝕等特性，降低結構質量的同時可有效提升發動機熱工作效率，已成為高推重比航空發動機熱端部件首選材料［1-2］。然而，在航空發動機高溫服役環境下，硅基陶瓷材料會與氧氣、水蒸氣等氧化氣氛發生反應，且易受腐蝕性熔融鹽CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）侵蝕，造成材料性能及表面穩定性的急劇惡化［3-6］。而在硅基陶瓷表面涂覆環境障涂層（environmental barrier coatings，EBCs）可減緩水氧與熔鹽對基體材料的腐蝕，提高硅基陶瓷的服役壽命與服役溫度［7-10］。

稀土硅酸鹽材料具有較高的熔點、較低的熱導率以及與硅基陶瓷基體相近的熱膨脹系數，是目前環境障涂層面層的熱點材料［11-15］。稀土硅酸鹽包括稀土單硅酸鹽和稀土焦硅酸鹽兩類。其中，稀土單硅酸鹽主要包含有兩種單斜結構［16-19］，其結構類型與稀土原子半徑相關。 當原子半徑較大時（RE=La~Gd），RE2SiO5晶體結構屬于P21/c空間群，具有X1-RE2SiO5結構；而當原子半徑較小時（RE=Dy~Lu），穩態的RE2SiO5晶體結構屬于C2/c空間群，表現為X2-RE2SiO5結構。通常而言，X2-RE2SiO5具有良好高溫相穩定性和低熱導率，且與硅基陶瓷材料熱膨脹系數相近，更適用于EBCs 材料。Er2SiO5熔點高于1800 ℃，其熱膨脹系數為（5~7）×10-6℃-1，在環境障涂層中具有更好的熱匹配性，非常適合作為新型EBCs 涂層面層材料。……