編號(hào)：CYYJ043452
篇名：硅和鈰摻雜鋯酸鑭性質(zhì)第一性原理研究
作者：趙宇 方斌 王程煜 顏婷婷
關(guān)鍵詞： 鋯酸鑭 第一性原理計(jì)算 彈性性質(zhì) 熱學(xué)性質(zhì) 電子性質(zhì)
機(jī)構(gòu)： 沈陽(yáng)建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 沈陽(yáng)化工大學(xué)理學(xué)院
摘要： 鋯酸鑭是一類新型熱障涂層材料,為重型燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和高超聲速飛行器的高溫零部件表面提供隔熱降溫的作用。其熱膨脹系數(shù)低于現(xiàn)服役的釔穩(wěn)定氧化鋯,與粘結(jié)層的熱膨脹系數(shù)不匹配,且斷裂韌性比較低,導(dǎo)致該材料缺乏良好的增韌機(jī)制。因此,如何提高它的熱膨脹系數(shù)和斷裂韌性是這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。應(yīng)用密度泛函理論第一性原理方法對(duì)鋯酸鑭,及分別用硅和鈰元素以一系列比例摻雜鋯酸鑭結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化令其穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)隨Si摻雜含量增加,結(jié)構(gòu)帶隙展寬,彈性常數(shù)逐漸增加,結(jié)構(gòu)仍保持脆性特征,斷裂韌系數(shù),平均聲速、德拜溫度以及最低導(dǎo)熱系數(shù)都逐漸增加,熱膨脹系數(shù)逐漸降低。而Ce取代則出現(xiàn)相反趨勢(shì)。綜合而言,與純凈鋯酸鑭相比,Ce摻雜有更好的彈性模量,最小導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù),Si摻雜有更好的斷裂韌性。
