中國網/中國發展門戶網訊 中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心陶瓷及復合材料研究部環境障涂層團隊長期致力于航空發動機多功能熱/環境障涂層的精準奇藝果影像設計與先進制造技術研究。團參展隊研究人員利用高通量理論模擬結合實驗驗證，研究了多主元（高熵）稀土雙硅經典大圖酸活動佈置鹽的相形FRP成及演變機理，建立了包裝設計通過構型熵描述符和多元稀土等效離子半徑等來預展場設計判和控制相結構的普適方法。相關研究成果于2023年3月8日發表于Nature Communications期刊。
據介紹，環境障涂層是新型大推力、高推重比航空發動機的關鍵高溫防護涂層，能夠抵擋高溫燃氣及環境腐蝕介質的侵蝕，為碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料（SiCf/SiC CMC）熱端部件提供有效防護。稀土雙硅酸鹽（RE2Si2O7）具有與SiCf/SiC CMC匹配的熱膨脹系數以及良好的化學相容性，是目前最先進的環境障涂啟動儀式層體系VR虛擬實境。基于稀土主元高熵設計的科學思路，利用不同稀土元素在大型公仔力/熱/腐蝕/電參展磁等性能方面的特性差異，通過合理搭配多元稀土組合，有望發展出承溫能力更高、耐燃氣環境腐蝕更優、多種功能復合的下一代環境障涂層。然而RE2Si2O7材料隨稀土離子種類和溫度升高等因素導致的多晶型相變規律異常復雜，而且相變導致的材料力學、熱學、化學策展特性差異顯著，全息投影精準、合理設計多元稀土組合難度極高，準確判斷并控制擬定組分形成具有特VR虛擬實境定目標相結平面設計構的高溫穩定高熵涂層極難。研究多主元/高熵稀土雙硅酸鹽（(nREx)2Si2O7）材料的相形成和控制機理，建立高溫穩定相結構設計準則是本領域的重要科學難題，也是引領新涂層體系研發的首要目標。
該工作中，研究人員實驗制備了20余種四元稀土策展雙硅酸鹽(REI0.25REII0.25REIII0.25REIV0.25)2Si2O7 (RE = Y, L攤位設計a, Ce, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)驗證塊體材料，借助X射線衍射結構舞臺背板精修和高分辨高角度環形暗場成像等結構表沈浸式體驗征技術，發現材料的相結構演化規律與多元稀土半徑的平均值和均方差密切相關。進一步針對典型成分的多種晶型，采用高通量第一性原理方法構建FRP了包含大于300個亞穩構型的晶體結構系綜模型，計算了熱力學構型熵函數，發現了這類材料形成單相結構的關鍵機制在于系綜模型中亞穩構型形成能分布的漲落：較小的形成能漲落將導致多品牌活動元RE3+在稀土格點位置均勻固溶進而形成穩定固溶體，較大的形成能漲落將導致稀土元素偏聚或相分離。研究人員據此提出了采用“大型公仔構型熵描述符”來高通量預測稀土雙硅酸鹽材料平面設計的相形成規律及多晶型轉變趨勢。該工作提出了從晶體結構系綜的角策展度預測多主元/高熵復雜陶瓷相形成能力的必要性，改進了以往研究中普遍采用的“隨機結構建模”研究范式。提出了低膨脹系數(nREx)2Si2O7相的多元稀土設計準則，并應用于預判更普適的(nREx)2Si2O7（RE主元數n= 2，5品牌活動，6；以及RE等摩爾比/包裝設計非等摩爾比）相形成經典大圖能力，成啟動儀式功指導合成出多種(nREx)2Si2O7新型高熵涂層材料。明晰了多主元/高熵稀土雙硅酸鹽的相形成及演變關鍵機理，拓寬了這類材料中多元大圖輸出稀土組合的成分區間和相結構控制空間，為稀土玖陽視覺硅酸鹽類環境障涂層材料的多稀人形立牌土元素精準設計和多功能復合的目標提供了重要的指導和支撐。
羅頤秀副研究員為論文的第一作者，孫魯超項目研究員和王京陽研究員為論文的通互動裝置訊作者。
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