摘要

在RE2O3-Al2O3体系中,当RE2O3︰Al2O3=2︰1时,可生成分子式为RE4Al2O9的稀土铝酸盐（其中RE=La、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Lu和Y）。RE4Al2O9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RE4Al2O9的结构中铝原子位于Al O4四面体中心,两个Al-O四面体共用顶角的一个氧原子构成Al2O7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RE4Al2O9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。RE4Al2O9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RE4Al2O9材料中,研究最为全面的是Y4Al2O9,计算和实验结果均表明,Y4Al2O9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Nd4Al2O9、Gd4Al2O9、Tb4Al2O9等的研究主要集中于热学性能,对Yb4Al2O9、La4Al2O9、Lu4Al2O9、Sm4Al2O9等的研究相对较少,它们的力学和热学性能有待探索。另外,RE4Al2O9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。

关键词