IMR OpenIR
稀土双硅酸盐热学性能的基因与协调机制
罗颐秀; 王京阳
2019-09-15
Source Publication中国材料进展
Volume38Issue:09Pages:866-874+886
Abstract在未来航空发动机先进技术中,以硅基陶瓷复合材料高温结构部件为基体,发展先进的多功能热障/环境障一体化涂层(TEBC)以实现有效防护是一个重要的研究方向。TEBC材料的发展和优化需满足低热导率(κ_L)和合适的热膨胀系数(CTE),以提高涂层体系的隔热性能,并降低热应力。因此,深入理解TEBC候选材料热传导和热膨胀行为的"基因"和协调机制是本领域的关键问题。采用第一性原理结合晶格动力学方法研究了稀土双硅酸盐β-,γ-和δ-RE_2Si_2O_7(RE=Y,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)多晶型材料的晶体结构、键合非均匀性、声子色散关系及非简谐性特征,计算了材料本征晶格热导率和热膨胀系数,揭示了控制材料低热导率和热膨胀系数大小的"基因"。研究发现,RE_2Si_2O_7多晶型材料具有明显的低频光学-声学声子耦合效应,且低频声子较大的非简谐性是材料低热导率的根源。同时,晶格中Si—O—Si"桥"结构的线性或弯折形态导致了低频声子非简谐性的"正负"差异及体模量差异,是决定β-和γ-RE_2Si_2O_7热膨胀系数远低于δ-RE_2Si_2O_7的关键因素。研究结果阐明了低频声子非简谐性的"大小"和"正负"特征对RE_2Si_2O_7多晶型材料热学性能协调机制的关键作用,为实现TEBC热学性能的优化设计提供了指导。
Keyword稀土双硅酸盐 多功能热障/环境障一体化涂层 热导率 热膨胀 声子非简谐性
MOST Discipline CatalogueTQ170.1 ; TB332
Language中文
WOS SubjectTQ170.1 ; TB332
Document Type期刊论文
Identifierhttp://ir.imr.ac.cn/handle/321006/80466
Collection中国科学院金属研究所
Affiliation中国科学院金属研究所
First Author AffilicationInstitute of Metal Research Chinese Academy of Sciences
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GB/T 7714
罗颐秀,王京阳. 稀土双硅酸盐热学性能的基因与协调机制[J]. 中国材料进展,2019,38(09):866-874+886.
APA 罗颐秀,&王京阳.(2019).稀土双硅酸盐热学性能的基因与协调机制.中国材料进展,38(09),866-874+886.
MLA 罗颐秀,et al."稀土双硅酸盐热学性能的基因与协调机制".中国材料进展 38.09(2019):866-874+886.
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