B位Cr3+-Fe3+共掺杂铝酸镧的红外辐射性能

王 曲 张一帆 王 刚 张 伟

中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室 河南洛阳471039

在温度大于800℃的热工窑炉内，向工件传热的三种方式（辐射、对流、传导）中，辐射传热的理论占比超过80%，须开发应用高发射率材料来强化辐射传热。目前，工业窑炉用红外高发射率材料多为SiC和SiB6等非氧化物，它们在高温下普遍因抗氧化能力差而导致发射率急剧衰减［1-3］。为此，人们在氧化物体系的红外节能材料方面进行了大量研究［4-5］，制备的常规氧化物体系材料在8～14μm波段具备较高的发射率，但在5μm以下波段的发射率还有待提高。根据Wien定律和Plank定律，800℃以上的辐射热主要集中在0.76～2.5μm近红外波段。因此，开发在0.76～2.5μm近红外波段具有高发射率的新型氧化物材料至关重要。

LaAlO3为钙钛矿型半导体，熔点高（2 180℃），高温稳定性好，具有典型的间接跃迁型能带结构，并且还具有与热加工设备中常用的耐火材料（铝硅系）在化学成分和热膨胀系数方面高度兼容等优点。游拯［6］制备的铁离子B位掺杂LaAlO3陶瓷材料在0.76～2.5μm波段的发射率达0.706，较纯LaAlO3的（0.203）提高了247%。Ye等［7］通过火焰喷涂法制备的铬离子掺杂铝酸镧材料在0.76～2.5μm波段的发射率达0.70。Liu等［8］制备的镍离子B位掺杂LaAlO3陶瓷材料在3～5μm波段的发射率达0.835。由此可见，通过化学掺杂可以极大地提高铝酸镧材料的红外辐射性能。

在本研究中，对LaAlO3的B位（Al）进行Cr3+-Fe3+共掺杂，并研究了其在近红外波段的辐射性能。

1 试验

1.1 试样制备

采用La2O3（纯度（w）为99.95%）、Al2O3（纯度（w）为99%）、Cr2O3（纯度（w）为99%）、Fe2O3（纯度（w）为99%）为试验原料，按……