高熵稀土单硅酸盐环境障涂层局域结构的原子对分布函数解析

作     者：王浩宇 吕熙睿 陈琦 熊瑛 罗志新 张洁 王京阳 WANG Haoyu;LÜXirui;CHEN Qi;XIONG Ying;LUO Zhixin;ZHANG Jie;WANG Jingyang

作者机构：中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院合肥230000 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2024年第60卷第8期

页      面：1130-1140页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目Nos.U21A2063 52372071 52302076 92360304 

主　　题：中子衍射 原子对分布函数 稀土硅酸盐 环境障涂层 燃气热冲击 

摘      要：调控稀土单硅酸盐(RE_(2)SiO_(5))环境障涂层热膨胀系数,优化其与碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料基体热膨胀系数匹配性,是其应用于高推比航空发动机的关键。本工作基于RE_(2)SiO_(5)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Si三层结构涂层体系,对比研究了采用与基体热膨胀系数匹配优的(Y_(1/4)Ho_(1/4)Er_(1/4)Yb_(1/4))_(2)SiO_(5)面层与典型Yb_(2)SiO_(5)面层涂层体系的抗热冲击性能,发现Yb_(2)SiO_(5)面层热膨胀系数偏大造成的应力累积,是导致三层结构涂层失效的主要原因。依据中子衍射数据,分析中子对分布函数,对2种单硅酸盐局域结构特征进行解析。结果表明,高熵稀土单硅酸盐中多种稀土元素协同作用,降低了[ORE_(4)]四面体畸变程度,表现为热膨胀系数减小。提出通过合理选择稀土元素组合,扰动[ORE_(4)]局域结构畸变,有望实现稀土单硅酸盐热膨胀系数的定向调控。