恭喜！最 .新中科院2区、IF 5.1的《Ceramics International》已成功发表2篇！

647 人阅读发布时间：2025-05-08 11:38

文章已发表在SCI期刊Ceramics International（最 .新中科院SCI期刊分区：材料科学2区，IF5.1），评论可以沾沾好运~

标题为：Effect of pre-synthesis LaNbO₄ phase addition on the thermal shock resistance of Y₂O₃/LaNbO₄ composite materials

摘要

氧化钇（Y₂O₃）材料具有优异的真空及高温化学稳定性，是超合金熔炼中理想的首 .选耐火材料。然而，其断裂韧性低及热震稳定性差的问题，严重限制了使用寿命。铁弹性增韧相LaNbO₄因其铁弹性畴切换增韧机制，展现出优异的断裂韧性。

本研究以Y₂O₃、La₂O₃和Nb₂O₅超细粉末为主要原料，通过引入具有良好本征断裂韧性的预合成LaNbO₄相，制备了Y₂O₃/LaNbO₄复合材料，系统研究了不同LaNbO₄含量对材料相组成、微观结构、力学性能及热震稳定性的影响。

研究结果表明：（1）LaNbO₄的最佳预合成温度为1200°C；（2）Y₂O₃与LaNbO₄之间发生了固溶反应，影响了晶粒尺寸和力学性能；（3）适量LaNbO₄在Y₂O₃晶界形成填充结构，显著提升了断裂韧性和热震稳定性；（4）过量LaNbO₄虽导致硬度、强度下降，但因铁弹性增韧效应，断裂韧性及热震性能仍有所改善。因此，需合理控制LaNbO₄的添加量，以兼顾复合材料的力学性能与热震稳定性。

研究结果

3.1 预合成LaNbO₄相的表征

通过TG-DTA分析确定LaNbO₄的最佳合成温度为1200 °C。XRD分析确认，1200 °C下能够合成纯净的LaNbO₄相，且颗粒细小且均匀，适合作为后续复合材料的原料。

3.2 Y₂O₃/LaNbO₄复合材料的相组成与微观结构

在低含量LaNbO₄添加条件下，LaNbO₄能够固溶于Y₂O₃晶格中，导致晶格畸变及烧结过程的变化。当LaNbO₄含量较高时，在材料中出现明显的LaNbO₄第二相，主要分布于Y₂O₃晶粒间，有助于抑制晶粒长大，实现晶粒细化。

3.3 Y₂O₃/LaNbO₄复合材料的力学性能

添加0.5 mol比LaNbO₄（YLN0.5）样品致密度最低，弹性模量和硬度均下降。1:1添加比例（YLN1.0）样品致密度及弹性模量恢复，硬度提升，且断裂韧性显著提高。进一步增加LaNbO₄（YLN2.0）虽导致硬度下降，但断裂韧性继续提升，归因于LaNbO₄铁弹性畴切换增韧效应。

3.4 Y₂O₃/LaNbO₄复合材料的热震稳定性

经过三次热震循环测试后，YLN1.0组样品保持了最高的弯曲强度残余率。适量LaNbO₄的引入有效吸收了热应力，显著提高了材料的热震稳定性。而YLN2.0虽然初始强度较低，但依然展现出良好的抗热震能力，证明LaNbO₄的铁弹性增韧机制在热震过程中起到了重要作用。

结论

通过引入预合成LaNbO₄相，本研究显著提高了Y₂O₃材料的断裂韧性与热震稳定性。适量添加LaNbO₄可在保持材料强度与硬度的同时，增强其韧性及耐热震性能，为高温耐火材料应用提供了新的思路。

LaNbO₄的最佳合成温度为1200 °C，可获得纯净且粒径均匀的粉末。
少量LaNbO₄能固溶于Y₂O₃晶格，导致微观结构的不均匀生长及性能下降。
合适比例（Y₂O₃:LaNbO₄=1:1）下，LaNbO₄分布于晶界，可显著提升材料的硬度、断裂韧性及热震稳定性。
过量LaNbO₄使其相主导，虽然硬度下降，但通过铁弹性增韧效应，断裂韧性及热震性能进一步提高。因此，合理调控LaNbO₄相添加量，是优化Y₂O₃基复合材料综合性能的关键。