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稀土雙硅酸鹽熱學(xué)性能的基因與協(xié)調(diào)機(jī)制
關(guān)鍵詞：稀土雙硅酸鹽 熱導(dǎo)率 熱膨脹 聲子非簡(jiǎn)諧性
摘要：在未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)技術(shù)中,以硅基陶瓷復(fù)合材料高溫結(jié)構(gòu)部件為基體,發(fā)展先進(jìn)的多功能熱障/環(huán)境障一體化涂層(TEBC)以實(shí)現(xiàn)有效防護(hù)是一個(gè)重要的研究方向。TEBC材料的發(fā)展和優(yōu)化需滿(mǎn)足低熱導(dǎo)率(κL)和合適的熱膨脹系數(shù)(CTE),以提高涂層體系的隔熱性能,并降低熱應(yīng)力。因此,深入理解TEBC候選材料熱傳導(dǎo)和熱膨脹行為的"基因"和協(xié)調(diào)機(jī)制是本領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。采用第一性原理結(jié)合晶格動(dòng)力學(xué)方法研究了稀土雙硅酸鹽β-,γ-和δ-RE2Si2O7(RE=Y,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)多晶型材料的晶體結(jié)構(gòu)、鍵合非均勻性、聲子色散關(guān)系及非簡(jiǎn)諧性特征,計(jì)算了材料本征晶格熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù),揭示了控制材料低熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)大小的"基因"。研究發(fā)現(xiàn),RE2Si2O7多晶型材料具有明顯的低頻光學(xué)-聲學(xué)聲子耦合效應(yīng),且低頻聲子較大的非簡(jiǎn)諧性是材料低熱導(dǎo)率的根源。同時(shí),晶格中Si-O-Si"橋"結(jié)構(gòu)的線(xiàn)性或彎折形態(tài)導(dǎo)致了低頻聲子非簡(jiǎn)諧性的"正負(fù)"差異及體模量差異,是決定β-和γ-RE2Si2O7熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)低于δ-RE2Si2O7的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果闡明了低頻聲子非簡(jiǎn)諧性的"大小"和"正負(fù)"特征對(duì)RE2Si2O7多晶型材料熱學(xué)性能協(xié)調(diào)機(jī)制的關(guān)鍵作用,為實(shí)現(xiàn)TEBC熱學(xué)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。
中國(guó)材料進(jìn)展雜志要求:
{1}關(guān)鍵詞是論文的文獻(xiàn)檢索標(biāo)識(shí)，是表達(dá)文獻(xiàn)主題概念的自然語(yǔ)言詞匯。論文的關(guān)鍵詞是從其題名、層次標(biāo)題和正文中選出來(lái)的，能反映論文主題概念的詞或詞組。數(shù)量在3－8個(gè)（反映文章主要內(nèi)容的術(shù)語(yǔ)）。
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