图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation中熵稀土二硅酸盐的第一原理计算和热力学实验研究

编号：228 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-14 18:54:47 浏览：77次收藏取消收藏

2024-05-12 15:15

15min

[P] 第十四届全国青年表面工程学术会议 [F2B] 第二分论坛下午场

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摘要

在未来的燃气轮机发动机中，迫切需要致密的环境障涂层来保护碳化硅陶瓷基复合材料（SiC CMC）基体，而多组分稀土（Re）二硅酸盐由于其优异的热力性能和化学相容性备受关注。本文对(Re_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇ (Re=Sc，Y，Ho，Er，Tm，Yb，Lu）和(Sc_xYb_1-x)₂Si₂O₇ (x=0，0.25，0.5，0.75，1.00) 共十种不同二硅酸盐材料的晶体结构和弹性常数进行了第一性原理计算。同时，还制备了Yb₂Si₂O₇、(Sc_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇、(Er_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇、(Sc_0.33Er_0.33Yb_0.34)₂Si₂O₇和(Sc_0.25Ho_0.25Er_0.25Yb_0.25)₂Si₂O₇共五种块体二硅酸盐陶瓷，并测试了它们的热力学性能。研究表明，所制备的块体陶瓷在1823 K下表现出优异的热稳定性，没有发生相变或晶粒粗化。与Yb₂Si₂O₇相比，(Sc_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇表现出更小的晶胞体积、Re-O平均键长、晶粒尺寸和热导率。它还显示出更大的离子质量无序、晶格畸变、离子半径无序、热膨胀系数（CTE）、显微硬度和杨氏模量。 (Er_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇而主要表现出相反的行为。(Sc_0.33Er_0.33Yb_0.34)₂Si₂O₇和(Sc_0.25Ho_0.25Er_0.25Yb_0.25)₂Si₂O₇的大部分热力学性能则介于(Sc_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇和(Er_0.5Yb_0.5)₂Si₂O₇之间。这些研究结果对于加速开发具有受控多晶相及定制热力学性能的中熵或高熵二硅酸盐具有重要意义。