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Xenotime-type high-entropy(Dy_(1/7)Ho_(1/7)Er_(1/7)Tm_(1/7)Yb_(1/7)Lu_(1/7)Y_(1/7))PO_(4):A promising thermal/environmental barrier coating material for SiCf/SiC ceramic matrix composites 被引量:2
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作者 Peixiong Zhang Xingjun Duan +5 位作者 Xiaochang Xie Donghai Ding Tao Yang Xinmei Hou Yunsong Zhao Enhui Wang 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1033-1045,共13页
Rare-earth phosphates(REPO4)are regarded as one of the promising thermal/environmental barrier coating(T/EBC)materials for SiCf/SiC ceramic matrix composites(SiC-CMCs)owing to their excellent resistance to water vapor... Rare-earth phosphates(REPO4)are regarded as one of the promising thermal/environmental barrier coating(T/EBC)materials for SiCf/SiC ceramic matrix composites(SiC-CMCs)owing to their excellent resistance to water vapor and CaO–MgO–Al_(2)O_(3)–SiO_(2)(CMAS).Nevertheless,a relatively high thermal conductivity(κ)of the REPO_(4) becomes the bottleneck for their practical applications.In this work,novel xenotime-type high-entropy(Dy_(1/7)Ho_(1/7)Er_(1/7)Tm_(1/7)Yb_(1/7)Lu_(1/7)Y_(1/7))PO4(HE(7RE_(1/7))PO_(4))has been designed and synthesized for the first time to solve this issue.HE(7RE_(1/7))PO_(4) with a homogeneous rare-earth element distribution exhibits high thermal stability up to 1750℃and good chemical compatibility with SiO_(2) up to 1400℃.In addition,the thermal expansion coefficient(TEC)of HE(7RE_(1/7))PO_(4)(5.96×10^(−6)℃^(−1) from room temperature(RT)to 900℃)is close to that of the SiC-CMCs.What is more,the thermal conductivities of HE(7RE_(1/7))PO_(4)(from 4.38 W·m^(−1)·K^(−1) at 100℃to 2.25 W·m^(−1)·K^(−1) at 1300℃)are significantly decreased compared to those of single-component REPO4 with the minimum value ranging from 9.90 to 4.76 W·m^(−1)·K^(−1).These results suggest that HE(7RE_(1/7))PO_(4) has the potential to be applied as the T/EBC materials for the SiC-CMCs in the future. 展开更多
关键词 high-entropy ceramics(HECs) (Dy_(1/7)Ho_(1/7)Er_(1/7)Tm_(1/7)Yb_(1/7))PO_(4)((7RE_(1/7))PO_(4)) thermal/environmental barrier coatings(T/EBCs) thermal expansion coefficient(TEC) thermal conductivity(κ)
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Recent progress in thermal/environmental barrier coatings and their corrosion resistance 被引量:8
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作者 Hong-Fei Chen Chi Zhang +4 位作者 Yu-Chen Liu Peng Song Wen-Xian Li Guang Yang Bin Liu 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第5期498-512,共15页
Thermal/environmental barrier coatings(T/EBCs)play important roles in jet and/or gas turbine engines to protect the Ni-based superalloys and/or ceramic matrix composite substrates from the high-temperature airflow dam... Thermal/environmental barrier coatings(T/EBCs)play important roles in jet and/or gas turbine engines to protect the Ni-based superalloys and/or ceramic matrix composite substrates from the high-temperature airflow damage.Great efforts have been contributed to searching for enhanced T/EBC materials to improve the efficiency of the engines,which is the key of improving thrust-to-weight ratio and energy saving.The practical candidates,rare earth-contained materials,are widely used for T/EBCs in gas turbines due to their excellent properties such as low thermal conductivity,high melting point,hightemperature strength and durability as exhibited in yttriastabilized zirconia,pyrochlore oxides and rare earth silicates.In addition to the intrinsic properties,the microstructures obtained by different synthesis processes and the service performances,as well as the underlying failure mechanism,are also significant to this specific application.However,the main challenges for T/EBCs developments are T/EBC materials selection with balanced properties and their anti-corrosion performances at higher operating temperature.In this review,we summarized the progress in their fabrication techniques and mechanical/thermal properties of typically rare earth-contained T/EBCs,together with their anti-corrosion performance under the condition of molten salts or oxides(such as Na2SO4,V2O5and NaVO3),calcium–magnesium–alumina–silicate(CMAS)and high-temperature water vapor. 展开更多
关键词 thermal/environmental barrier coatings Yttria-stabilized zirconia Rare earth zirconates Rare earth silicates Corrosion resistance
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Effect of microstructure evolution and crystal structure on thermal properties for plasma-sprayed RE_(2)SiO_(5)(RE=Gd,Y,Er)environmental barrier coatings 被引量:2
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作者 Xin Zhong Tao Zhu +5 位作者 Yaran Niu Haijun Zhou Le Zhang Xiangyu Zhang Qilian Li Xuebin Zheng 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第26期141-151,共11页
In this work,the microstructure evolution,thermal expansion,thermal conductivity,and thermal shock resistance properties of the plasma-sprayed Xl-Gd_(2)SiO_(5),X2-Y_(2)SiO_(5),and X2-Er_(2)SiO_(5)coatings were evaluat... In this work,the microstructure evolution,thermal expansion,thermal conductivity,and thermal shock resistance properties of the plasma-sprayed Xl-Gd_(2)SiO_(5),X2-Y_(2)SiO_(5),and X2-Er_(2)SiO_(5)coatings were evaluated and compared by experimental measurement and theoretical exploration.Results showed that significant microstructure evolution such as crystallization of amorphous phase,grain growth,and defects reduction was observed in the RE_(2)SiO_(5)coatings after thermal aging at 1400℃.The Xl-Gd_(2)SiO_(5)coating exhibited higher CTE values than the X2-Y_(2)SiO_(5)and X2-Er_(2)SiO_(5)coatings,which was related to their crystal structure.The thermal conductivity of thermal-aged RE_(2)SiO_(5)coating was much higher than that of the as-sprayed RE_(2)SiO_(5)coating,and thermal conductivity was determined not only by crystal structure but also mainly by the microstructure of the coatings.The X2-Y_(2)SiO_(5)and X2-Er_(2)SiO_(5)coatings with lower thermal mismatch stre s ses presented much better thermal shock resistance than the X1-Gd_(2)SiO_(5)coating. 展开更多
关键词 Rare-earth monosilicates environmental barrier coating Microstructure evolution thermal properties Crystal structure
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高熵碳化物材料研究进展
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作者 何忠书 丁方政 +7 位作者 玄伟东 张强 赵云松 宋浩睿 邵冠兰 陈建国 王保军 任忠鸣 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期87-99,共13页
高熵陶瓷是近年来得到快速发展的新型材料,吸引了许多研究者的关注,具有的高熵效应赋予了其优异的性能。其中高熵碳化物具有优异的硬度、断裂韧性、隔热性能与抗腐蚀性能,在环境障涂层、热障涂层等领域具有广阔的应用前景。本文详细介... 高熵陶瓷是近年来得到快速发展的新型材料,吸引了许多研究者的关注,具有的高熵效应赋予了其优异的性能。其中高熵碳化物具有优异的硬度、断裂韧性、隔热性能与抗腐蚀性能,在环境障涂层、热障涂层等领域具有广阔的应用前景。本文详细介绍了高熵碳化物的预测理论、合成方法,同时对其抗氧化性能、力学性能、耐腐蚀性能以及隔热性能等方面进行了综述,指出了高熵碳化物在制备应用方面面临的问题,最后展望了高熵碳化物的发展方向。 展开更多
关键词 高熵碳化物 合成方法 环境障涂层 热障涂层 力学性能 隔热性能 耐腐蚀性能
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硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展
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作者 陈科吉 李鹏飞 +2 位作者 徐彩虹 吴子剑 张宗波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期12-23,共12页
随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一... 随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点,得到了研究者越来越多的关注。本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开,简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。随后,重点讨论了聚合物前驱体转化陶瓷涂层在耐高温防护领域,包括抗氧化、环境障、热障涂层的应用进展。最后,指出了聚合物陶瓷涂层在涂层性能提升及缺陷控制等方面的问题,并对其发展方向进行了展望,例如通过在硅基前驱体中引入Hf,Zr,Ta等超高温元素,提高陶瓷涂层的耐温等级,以及发展高效的陶瓷化新技术,从而提高陶瓷转化效率及涂层适用性范围等。 展开更多
关键词 聚合物前驱体转化法 陶瓷涂层 高温防护 抗氧化 环境障 热障
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二硅化钼改性硅酸镱环境障涂层体系抗热震行为及机理 被引量:1
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作者 梁锐辉 钟鑫 +6 位作者 洪督 黄利平 吴一鸣 赵芳霞 牛亚然 张振忠 郑学斌 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期37-44,共8页
稀土硅酸盐环境障涂层(EBCs)是应用于新一代高推重比航空发动机热端部件的重要材料,但在服役过程中,稀土硅酸盐面层易产生纵向裂纹,为腐蚀性介质进入EBCs体系内部提供通道,使硅黏结层发生氧化并产生裂纹,最终导致EBCs失效。二硅化钼(MoS... 稀土硅酸盐环境障涂层(EBCs)是应用于新一代高推重比航空发动机热端部件的重要材料,但在服役过程中,稀土硅酸盐面层易产生纵向裂纹,为腐蚀性介质进入EBCs体系内部提供通道,使硅黏结层发生氧化并产生裂纹,最终导致EBCs失效。二硅化钼(MoSi_(2))具有优异的高温性能,有望改善稀土硅酸盐EBCs体系的高温稳定性。本工作采用MoSi_(2)改性Yb_(2)SiO_(5)面层,通过真空等离子喷涂技术(VPS)分别制备了以Yb2SiO5、Yb_(2)SiO_(5)-5%MoSi_(2)(体积分数,下同)和Yb_(2)SiO_(5)-10%MoSi_(2)作为面层,以Yb_(2)Si_(2)O_(7)作为中间层,以Si作为黏结层的三种环境障涂层体系,利用场发射扫描电子显微镜表征了涂层在1350℃热震前后的形貌变化。结果表明:掺杂MoSi_(2)不仅能改善涂层的损伤容限,还可消耗氧化性介质,减少其向涂层体系内部的扩散,使黏结层上TGO层厚度分别降低83%和88%,从而有效改善涂层体系的高温稳定性。 展开更多
关键词 环境障碍涂层 硅酸镱 MoSi_(2) 热震 真空等离子喷涂
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高熵稀土铪酸盐热障/环境障涂层材料的制备与性能研究 被引量:2
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作者 胡万鹏 张广珩 +1 位作者 张洁 王京阳 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第1期53-60,共8页
综合性能优异的热障/环境障涂层是先进航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料。本研究通过两步烧结法制备了高熵稀土铪酸盐(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)和(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_... 综合性能优异的热障/环境障涂层是先进航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料。本研究通过两步烧结法制备了高熵稀土铪酸盐(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)和(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12),系统研究了两种材料的力学、热学性能和CMAS腐蚀性能。多主元高熵材料具有较低的热膨胀系数和热导率,其中(Yb_(0.2)Lu_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)表现出比(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)更高的硬度和断裂韧性。1300℃下CMAS腐蚀结果表明,(La_(0.2)Gd_(0.2)Ho_(0.2)Er_(0.2)Tm_(0.2))_(4)Hf_(3)O_(12)与CMAS的反应速率快,更容易析出磷灰石,对阻止CMAS迅速渗透是有益的。高熵稀土铪酸盐材料具有优异的综合性能,在热障/环境障涂层领域具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 稀土铪酸盐 热障/环境障涂层 萤石结构 力学性能 热学性能 CMAS腐蚀
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高熵稀土盐类热障/环境障陶瓷涂层体系研究进展 被引量:1
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作者 昝文宇 马北越 刘涛 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期65-72,共8页
高熵陶瓷是近年来新型陶瓷研究领域的一大热点,在航空工业领域有着巨大的发展和应用前景。基于高熵策略设计的高熵氧化物陶瓷涂层可以较好地解决当前热障/环境障涂层在高温下服役寿命、抗氧化性、抗CMAS(钙镁铝硅氧化物)腐蚀等关键性能... 高熵陶瓷是近年来新型陶瓷研究领域的一大热点,在航空工业领域有着巨大的发展和应用前景。基于高熵策略设计的高熵氧化物陶瓷涂层可以较好地解决当前热障/环境障涂层在高温下服役寿命、抗氧化性、抗CMAS(钙镁铝硅氧化物)腐蚀等关键性能不足的问题。综述了近几年不同体系的五元高熵稀土盐类材料在热障/环境障涂层领域作为候补材料的研究进展,总结了该类材料在结构、性能及主要应用领域方面的特点。最后展望了高熵稀土盐类陶瓷涂层的发展方向,为新材料体系的进一步研发和关键性能优化提供思路。 展开更多
关键词 高熵陶瓷 稀土盐类 热障涂层 环境障涂层 研究进展
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稀土盐类热障/环境障涂层研究现状 被引量:2
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作者 刘涛 马北越 昝文宇 《耐火材料》 CAS 北大核心 2023年第2期175-179,共5页
随着航空航天等领域热端部件表面热障/环境障涂层的服役环境越来越恶劣,对涂层的性能要求显著提高,作为目前广泛应用的Y_(2)O_(3)部分稳定的ZrO_(2)(YSZ)材料,已经不能完全满足使用要求,所以开发新型兼具优异性能可用于高温环境的涂层... 随着航空航天等领域热端部件表面热障/环境障涂层的服役环境越来越恶劣,对涂层的性能要求显著提高,作为目前广泛应用的Y_(2)O_(3)部分稳定的ZrO_(2)(YSZ)材料,已经不能完全满足使用要求,所以开发新型兼具优异性能可用于高温环境的涂层材料日益重要。稀土盐类材料作为新型热障/环境障涂层材料,因其复杂的结构、低热导率和高热膨胀系数等优点,而被国内外学者广泛关注和研究。因此,综述了几种稀土盐类涂层材料的晶体结构、力学性能、热学性能,展望其发展前景。 展开更多
关键词 稀土盐类 力学性能 热学性能 热障涂层 环境障涂层
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等离子喷涂(RE-Al)TaO_(4)钽酸盐环境障涂层性能研究
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作者 张陆洋 陈琳 +2 位作者 王建坤 张宇轩 冯晶 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第17期64-71,共8页
陶瓷基复合材料作为广泛应用于航空航天领域的先进结构材料,在实际服役环境中依赖于环境障涂层的保护作用,钽酸盐以其优异的高温热-力学性能和与陶瓷基复合材料适配的热膨胀系数((3.5~5.5)×10^(-6)K^(-1))成为极具潜力的环境障涂... 陶瓷基复合材料作为广泛应用于航空航天领域的先进结构材料,在实际服役环境中依赖于环境障涂层的保护作用,钽酸盐以其优异的高温热-力学性能和与陶瓷基复合材料适配的热膨胀系数((3.5~5.5)×10^(-6)K^(-1))成为极具潜力的环境障涂层材料。通过大气等离子喷涂(Atmospheric plasma spraying,APS)工艺在碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiCf/SiC)表面成功制备了(AlTa_(x))B_(2-2x)O_(4)/(RE-Al)TaO_(4)复合涂层,探索了涂层的最佳热处理工艺条件,同时对不同涂层结构方案的复合材料涂层试样进行1300℃热疲劳考核和弯曲强度测试,筛选出具有最优抗热疲劳性能的涂层结构,并通过XRD、SEM以及金相显微镜对涂层的表面形貌、裂纹扩展及元素分布进行了分析表征,相对于传统材料涂层,钽酸盐复合涂层以其在高温下优越的综合性能成为极具潜力的环境障涂层。 展开更多
关键词 大气等离子喷涂(APS) 环境障涂层(EBCs) 钽酸盐 热处理工艺 热疲劳 弯曲强度
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稀土硅酸盐环境障涂层研究进展 被引量:1
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作者 周邦阳 崔永静 +3 位作者 王长亮 岳震 焦健 宇波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期12-23,共12页
陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性,成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而,在发动机服役环境下,陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题,必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有... 陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性,成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而,在发动机服役环境下,陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题,必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有与基体适配的热膨胀系数、优异的抗水氧腐蚀性能和高温稳定性,是新一代环境障涂层的主要候选材料。本文综述了稀土硅酸盐的特性、制备技术与典型服役性能,重点讨论了稀土硅酸盐分类、热/物理特性以及高温腐蚀过程中的损伤机制和失效机理。最后,提出了多组元稀土硅酸盐高熵化设计以及新型热/环境障涂层体系设计的研究方向,以期为稀土硅酸盐材料的进一步应用提供有益参考。 展开更多
关键词 环境障涂层 稀土硅酸盐 水汽腐蚀 热/物理性能 制备工艺
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Simultaneous manipulations of thermal expansion and conductivity in symbiotic ScTaO_(4)/SmTaO_(4) composites via multiscale effects
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作者 Lin Chen Jiankun Wang +2 位作者 Baihui Li Keren Luo Jing Feng 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期1625-1640,共16页
Effective manipulations of thermal expansion and conductivity are significant for improving operational performances of protective coatings,thermoelectric,and radiators.This work uncovers determinant mechanisms of the... Effective manipulations of thermal expansion and conductivity are significant for improving operational performances of protective coatings,thermoelectric,and radiators.This work uncovers determinant mechanisms of the thermal expansion and conductivity of symbiotic ScTaO_(4)/SmTaO_(4) composites as thermal/environmental barrier coatings(T/EBCs),and we consider the effects of interface stress and thermal resistance.The weak bonding and interface stress among composite grains manipulate coefficient of thermal expansion(CTE)stretching from 6.4×10^(−6) to 10.7×10^(−6) K^(−1) at 1300℃,which gets close to that of substrates in T/EBC systems.The multiscale effects,including phonon scattering at the interface,mitigation of the phonon speed(vp),and lattice point defects,synergistically depress phonon thermal transports,and we estimate the proportions of different parts.The interface thermal resistance(R)reduces the thermal conductivity(k)by depressing phonon speed and scattering phonons because of different acoustic properties and weak bonding between symbiotic ScTaO_(4) and SmTaO_(4) ceramics in the composites.This study proves that CTE of tantalates can be artificially regulated to match those of different substrates to expand their applications,and the uncovered multiscale effects can be used to manipulate thermal transports of various materials. 展开更多
关键词 thermal management coefficient of thermal expansion(CTE) interface thermal resistance(R) thermal stress(σ) thermal/environmental barrier coatings(T/EBCs)
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Influence of average radii of RE3+ ions on phase structures and thermal expansion coefficients of high-entropy pyrosilicates
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作者 Zeyu Chen Chucheng Lin +4 位作者 Wei Zheng Xuemei Song Caifen Jiang Yaran Niu Yi Zeng 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期1090-1104,共15页
High-entropy pyrosilicate element selection is relatively blind, and the thermal expansion coefficient (CTE) of traditional β-type pyrosilicate is not adjustable, making it difficult to meet the requirements of vario... High-entropy pyrosilicate element selection is relatively blind, and the thermal expansion coefficient (CTE) of traditional β-type pyrosilicate is not adjustable, making it difficult to meet the requirements of various types of ceramic matrix composites (CMCs). The following study aimed to develop a universal rule for high-entropy pyrosilicate element selection and to achieve directional control of the thermal expansion coefficient of high-entropy pyrosilicate. The current study investigates a high-entropy design method for obtaining pyrosilicates with stable β-phase and γ-phase by introducing various rare-earth (RE) cations. The solid-phase method was used to create 12 different types of high-entropy pyrosilicates with 4–6 components. The high-entropy pyrosilicates gradually transformed from β-phase to γ-phase with an increase in the average radius of RE^(3+) ions ( r¯(RE^(3+))). The nine pyrosilicates with a small r¯(RE^(3+)) preserve β-phase or γ-phase stability at room temperature to the maximum of 1400 ℃. The intrinsic relationship between the thermal expansion coefficient, phase structure, and RE–O bond length has also been found. This study provides the theoretical background for designing high-entropy pyrosilicates from the perspective of r¯(RE^(3+)). The theoretical guidance makes it easier to synthesize high-entropy pyrosilicates with stable β-phase or γ-phase for the use in environmental barrier coatings (EBCs). The thermal expansion coefficient of γ-type high-entropy pyrosilicate can be altered through component design to match various types of CMCs. 展开更多
关键词 environmental barrier coatings(EBCs) high-entropy pyrosilicates phase structure thermal expansion coefficient(CTE)
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Investigation of improving the thermophysical properties and corrosion resistance of RE_(2)SiO_(5)/RE_(2)Si_(2)O_(7)multiphase silicates by component design with RE doping
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作者 Zeyu Chen Yiling Huang +4 位作者 Zhaoxuan Zhang Wei Zheng Xuemei Song Yaran Niu Yi Zeng 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期842-860,共19页
In this research,a novel method for regulating components in RE_(2)SiO_(5)/RE_(2)Si_(2)O_(7)multiphase silicates was developed,combining the benefits of a suitable thermal expansion coefficient(CTE)and outstanding cor... In this research,a novel method for regulating components in RE_(2)SiO_(5)/RE_(2)Si_(2)O_(7)multiphase silicates was developed,combining the benefits of a suitable thermal expansion coefficient(CTE)and outstanding corrosion resistance against calcium–magnesium–alumino–silicate(CMAS).This approach enhanced the overall thermophysical properties.Additionally,the results from the CMAS corrosion resistance test indicated that(Lu_(1/3)Yb_(1/3)Tm_(1/3))_(2)SiO_(5)/(Lu_(1/3)Yb_(1/3)Tm_(1/3))_(2)Si_(2)O_(7)and(Lu_(1/4)Yb_(1/4)Tm_(1/4)Er_(1/4))_(2)SiO_(5)/(Lu_(1/4)Yb_(1/4)Tm_(1/4)Er_(1/4))_(2)Si_(2)O_(7)exhibited exceptional resistance to CMAS penetration,even at temperatures up to 1500℃.To comprehend the corrosion mechanism of CMAS on these silicates,we introduced a reaction–diffusion model,which involved observing the changes in the interface between the corrosion product layer and the silicate block.This was achieved using electron backscatter diffraction(EBSD).These findings lay a theoretical basis for selecting rare earth elements in RE_(2)SiO_(5)/RE_(2)Si_(2)O_(7)multiphase silicates based on the radii of different rare earth cations. 展开更多
关键词 thermal conductivity environmental barrier coatings(EBCs) thermal expansion coefficient(CTE) multiphase silicates calcium-magnesium-alumino-silicate(CMAS)corrosion resistance REACTION-DIFFUSION
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环境障涂层的发展瓶颈及应对措施 被引量:6
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作者 马壮 张学勤 刘玲 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期99-114,共16页
硅基材料具有密度小、高温力学性能优异等特性,在航空发动机热端部件有广阔的应用前景。由于硅基材料的服役环境中充满高温燃气,硅基基体与高温燃气中的H2O发生化学反应生成挥发性Si(OH)4被高速燃气冲刷走,使得硅基基体持续暴露在燃气... 硅基材料具有密度小、高温力学性能优异等特性,在航空发动机热端部件有广阔的应用前景。由于硅基材料的服役环境中充满高温燃气,硅基基体与高温燃气中的H2O发生化学反应生成挥发性Si(OH)4被高速燃气冲刷走,使得硅基基体持续暴露在燃气环境中,导致基体被不断侵蚀。为了减缓高温燃气对硅基基体的侵蚀速率、延长其使用寿命,需要在基体表面制备环境障涂层以隔绝基体与燃气环境,阻止高温燃气与基体直接接触。文中指出了第一代、第二代环境障涂层在应用中的局限性,阐述了第三代环境障涂层发展中面临的瓶颈问题。从稀土硅酸盐面层和硅粘结层的角度分别剖析了限制第三代环境障涂层发展的因素并提出相应的改进措施,对新型环境障涂层的发展和面层及粘结层材料的选择具有指导意义。 展开更多
关键词 环境障涂层 稀土硅酸盐 粘结层 水氧腐蚀 热生长氧化物
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新型La_2Zr_2O_7环境障涂层的1300℃热冲击行为研究 被引量:3
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作者 许振华 何利民 +3 位作者 戴建伟 王晋平 王凯 牟仁德 《真空》 CAS 2014年第3期20-25,共6页
采用化学气相沉积和原位合成工艺在Cf/SiC基体上制备了Si/3Al2O3·2SiO2/La2Zr2O7新型环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC),研究了EBC涂层在1300℃的抗热冲击性能。结果表明,涂覆Si/3Al2O3·2SiO2/La2Zr2O7涂层的Cf... 采用化学气相沉积和原位合成工艺在Cf/SiC基体上制备了Si/3Al2O3·2SiO2/La2Zr2O7新型环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC),研究了EBC涂层在1300℃的抗热冲击性能。结果表明,涂覆Si/3Al2O3·2SiO2/La2Zr2O7涂层的Cf/SiC试样,在热冲击试验进行到121次时发生了过早剥落失效。试验过程中,3Al2O3·2SiO2中间层内的Al元素发生外扩散并在面层中发生反应生成LaAlO3,La2Zr2O7在1300℃高温热冲击环境下发生烧结和粉化,以及由于热膨胀系数差异造成的EBC涂层内残余应力的产生均是导致EBC涂层过早剥落失效的主要原因。 展开更多
关键词 LA2ZR2O7 环境障涂层 热冲击 失效
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航空表面涂层技术的应用与发展 被引量:8
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作者 李其连 崔向中 《航空制造技术》 2016年第14期32-36,46,共6页
航空表面涂层技术是航空制造技术的重要组成部分,涂层材料与涂层制造技术创新对提高航空零部件产品性能、降低能源消耗、提升产品可靠性及服役寿命具有重要意义。主要对涉及航空工业领域热障涂层、复合材料表面环境障涂层、高温可磨耗... 航空表面涂层技术是航空制造技术的重要组成部分,涂层材料与涂层制造技术创新对提高航空零部件产品性能、降低能源消耗、提升产品可靠性及服役寿命具有重要意义。主要对涉及航空工业领域热障涂层、复合材料表面环境障涂层、高温可磨耗封严涂层及纳米涂层技术的应用现状与研究进展进行了阐述。 展开更多
关键词 航空涂层技术 热障涂层 环境障涂层 封严涂层 纳米涂层
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稀土硅酸盐陶瓷材料研究进展 被引量:15
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作者 田志林 王京阳 《现代技术陶瓷》 CAS 2018年第5期295-320,共26页
稀土硅酸盐陶瓷具有良好的抗水蒸气腐蚀性能和较低的热膨胀系数,被认为是下一代硅基陶瓷环障涂层候选材料。研究发现,部分稀土硅酸盐陶瓷具有较低的热导率,使得它们兼具隔热和抗腐蚀的性能,有望成为硅基陶瓷环/热障一体化涂层材料。本... 稀土硅酸盐陶瓷具有良好的抗水蒸气腐蚀性能和较低的热膨胀系数,被认为是下一代硅基陶瓷环障涂层候选材料。研究发现,部分稀土硅酸盐陶瓷具有较低的热导率,使得它们兼具隔热和抗腐蚀的性能,有望成为硅基陶瓷环/热障一体化涂层材料。本文评述了稀土硅酸盐陶瓷的种类、本征热学性能、力学性能以及抗低熔点氧化物熔盐和水蒸气腐蚀的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 稀土硅酸盐 环/热障涂层 力学性能 热学性能 抗腐蚀性能
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等离子-物理气相沉积硅/莫来石/硅酸镱环境障涂层的高温防护和耐热冲击性能研究
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作者 王博 刘洋 +2 位作者 彭新 袁福河 程玉贤 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期64-70,共7页
通过SiCf/SiC复合材料表面等离子喷涂(APS)硅黏结层和莫来石中间层,等离子–物理气相沉积(PS–PVD)制备硅酸镱面层,喷涂的整个环境障涂层体系组织致密,PS–PVD工艺制备的硅酸镱为层状结构,孔隙率<1%。研究了SiCf/SiC复合材料环境障... 通过SiCf/SiC复合材料表面等离子喷涂(APS)硅黏结层和莫来石中间层,等离子–物理气相沉积(PS–PVD)制备硅酸镱面层,喷涂的整个环境障涂层体系组织致密,PS–PVD工艺制备的硅酸镱为层状结构,孔隙率<1%。研究了SiCf/SiC复合材料环境障涂层的抗静态氧化、循环氧化、水汽腐蚀和热冲击性能,发现复合材料表面的环境障涂层体系在1200℃、1300℃下静态氧化和循环氧化100h后皆保持表面完好,无剥落现象,具有较好的抗氧化性能。涂层在1300℃燃气热冲击试验寿命超过100次循环,且在1200℃、15%H_(2)O水汽环境中静态氧化100h以内的耐腐蚀性能良好。 展开更多
关键词 等离子–物理气相沉积 环境障涂层(EBC) 氧化 水汽腐蚀 热冲击
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高熵陶瓷的制备及在热/环境障涂层中的应用现状 被引量:6
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作者 魏福双 刘勇 +2 位作者 张晓东 张东兴 王铀 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第20期92-101,共10页
目前高熵陶瓷的研究与高熵合金相比尚处于起步阶段,但已开发并制备出多种体系的高熵陶瓷,其具有独特结构和优异性能,应用前景非常广阔。高熵陶瓷材料以其良好的相稳定性、与硅基陶瓷的热膨胀系数很好的匹配性,以及优异的耐水蒸气腐蚀性... 目前高熵陶瓷的研究与高熵合金相比尚处于起步阶段,但已开发并制备出多种体系的高熵陶瓷,其具有独特结构和优异性能,应用前景非常广阔。高熵陶瓷材料以其良好的相稳定性、与硅基陶瓷的热膨胀系数很好的匹配性,以及优异的耐水蒸气腐蚀性能而广泛应用于热障涂层,而环境障涂层及热环境障涂层也成为近几年热防护涂层的研究热点。基于此,总结了目前关于高熵陶瓷材料所采用的计算机模拟研究方法、合成方法和烧结工艺,介绍了目前高熵陶瓷材料在热/环境障涂层中的应用现状和不足之处。 展开更多
关键词 计算机模拟 制备 高熵陶瓷 热障涂层 环境障涂层
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