【摘 要】
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在RE2O3-A12O3体系中,当RE2O3∶A12O3=2∫1时,可生成分子式为RE4A12O9的稀土铝酸盐(其中RE=La、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu和Y).RE4A12O9系列化合物具有相似的晶体
【机 构】
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航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室,北京100076;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;航天材料及工艺研究所先进功能
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在RE2O3-A12O3体系中,当RE2O3∶A12O3=2∫1时,可生成分子式为RE4A12O9的稀土铝酸盐(其中RE=La、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu和Y).RE4A12O9系列化合物具有相似的晶体结构,均属于单斜晶系,空间群为P21/c.在RE4A12O9的结构中铝原子位于A1O4四面体中心,两个Al-O四面体共用顶角的一个氧原子构成A12O7双四面体;四个稀土金属原子中有三个与O以七重配位的方式结合构成十面体,另外一个则与O以六重配位方式结合构成八面体.本文旨在总结RE4A12O9的晶体结构、制备方法,并介绍其性能及在热障/环境障涂层、固态激光、生物荧光标记等领域的重要应用前景.RE4A12O9的合成方法主要有固相反应法、溶胶凝胶法、共沉淀法、燃烧合成法等.通过X-射线衍射分析和Rietveld精修可获得其晶胞参数和原子位置等数据.采用第一性原理计算,可预测弹性模量、热导率、热膨胀系数等性能.在RE4A12O9材料中,研究最为全面的是Y4A12O9,计算和实验结果均表明,Y4A12O9具有较低的热导率、良好的高温稳定性、低的杨氏模量和较高的损伤容限.对于Nd4A12O9、Gd4A12O9、Tb4A12O9等的研究主要集中于热学性能,对Yb4A12O9、La4A12O9、Lu4A12O9、Sm4A12O9等的研究相对较少,它们的力学和热学性能有待探索.另外,RE4A12O9在升降温过程中会出现相变引起的体积变化,且变化可逆,该可逆过程对应相的具体成分和相变过程仍然未知.
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