SiCw掺杂GdPO4的相组成和断裂韧性

摘要

GdPO4是一种极具应用潜力的热障涂层材料,但其断裂韧性有待进一步提升.本文在GdPO4中掺杂SiCw,研究了二者的高温相容性以及反应产物相组成,探究了SiCw掺杂量对断裂韧性的影响.研究结果表明,掺杂有SiCw的GdPO4在高温下发生两相反应:SiCw掺杂量为10 mol％时,反应产物为Gd9.33(SiO4)6O2和SiO2;掺杂量为20 mol％时,反应产物为SiO2、Gd2Si2O7和Gd9.33(SiO4)6O2;更高掺杂量(30 mol％)时,反应产物基本为Gd2Si2O7.反应形成的新相对GdPO4有较明显的增韧作用.当SiCw掺杂10 mol％时,复合材料的断裂韧性比纯GdPO4提高20％左右,达到1.37 MPa·m1/2±0.1 MPa·m1/2.韧化机理在于新形成的第二相有助于降低裂纹尖端扩展驱动力且产生细晶强化.此外,反应形成的Gd9.33(SiO4)6O2具有较低的热导率,有利于涂层材料的隔热性能.