高熵化设计:稀土硅酸盐材料关键性能优化新策略

环境障涂层是先进航空发动机高温结构部件用碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料的关键防护。稀土硅酸盐具有低热膨胀系数、优良的抗水氧/CMAS腐蚀性能以及与硅基陶瓷良好的化学相容性,是目前国际公认的优选环境障涂层体系。常规含单一稀土元素的稀土硅酸盐环境障涂层材料,存在热应力失配、高温相转变和耐腐蚀性能差等问题,尚无法完全满足极端燃气环境中的长寿命服役要求。本综述介绍了为解决稀土硅酸盐环境障涂层的关键性能局限,利用高熵化合物设计方法,针对稀土硅酸盐热学性能(热膨胀系数和热导率)调控、耐CMAS腐蚀性能提升和相结构稳定性优化方面获得的新进展。这些研究进展为稀土硅酸盐材料的创新设计提供了新思路,为其作为下一代环境障涂层的性能突破提供了支撑。

光悬浮区熔定向凝固Al_(2)O_(3)/Er_(3)Al_(5)O_(12)和Al_(2)O_(3)/Yb_(3)Al_(5)O_(12)共晶陶瓷的制备与性能研究

本研究探索了光悬浮区熔法制备Al_(2)O_(3)/Er_(3)Al_(5)O_(12)(ErAG)和Al_(2)O_(3)/Yb_(3)Al_(5)O_(12)(YbAG)定向凝固共晶陶瓷。在10 mm/h的抽拉速率下成功获得了凝固组织均匀、内部无裂纹或孔洞的高质量共晶陶瓷。通过高分辨三维X射线衍射仪研究了Al_(2)O_(3)和RE_(3)Al_(5)O_(12)在三维空间的分布与组织结构;利用电子背散射衍射技术分析了定向凝固末期Al_(2)O_(3)和RE3Al5O12两相的晶体学择优取向和相界面关系。力学性能表征结果显示,Al_(2)O_(3)/ErAG和Al_(2)O_(3)/YbAG具有优异的力学性能,二者的维氏硬度分别为(13.5±0.4)和(12.8±0.1)GPa;断裂韧性分别为(3.0±0.2)和(3.2±0.1)MPa·m^(1/2)。