昆明理工大学资料科学与工程学院陈琳、冯晶团队发布超高温热障涂层铁弹性陶瓷研讨最新进展

  近来，昆明理工大学资料科学与工程学院、金属先进凝结成形及配备技能国家当地联合工程研讨中心陈琳、冯晶团队在世界顶刊《Advanced Materials》以“Breaking the Trade-Off Relationship Between Thermal Conductivity and Toughness of Ferroelastic Oxide Ceramics via a High-Density Dislocation Strategy”为题，提出了“铁弹畴+高密度位错”的脆性陶瓷增韧新机制。通过SPS和高温热处理在氧化物陶瓷中引入高密度位错(108~1010 mm-2)，使用原子标准结构表征确认复合陶瓷中类共格界面的构筑，通过界面增强、铁弹畴增韧、高密度位错与裂纹耦合效果等方法有用将脆性陶瓷的耐性进步100%，构建了脆性陶瓷“铁弹畴+高密度位错”的增韧新机制。

  高耐性、低热导是保证陶瓷热防护涂层资料长寿命、高隔热的中心功能指标，但是在氧化物陶瓷中其热导率与开裂耐性之间有彼此耦合约束的联系。氧化物陶瓷硬而脆，高硬度意味着高的声子传播速度，由此发生高的热导率，传统功能优化方法难以打破脆性陶瓷“高耐性-低热导率”之间的耦合约束联系。昆明理工大学陈琳、冯晶团队十余年来深耕铁弹性陶瓷热防护涂层资料范畴，在本研讨中通过球差纠正透射电镜原子等级表征提出了铁弹畴增韧新理论，在应力效果下铁弹畴通过偏转裂纹、畴改变、裂纹桥接等方法耗费开裂能进步开裂耐性；一起，研讨团队在铁弹性陶瓷中通过引入与其具有类共格界面的增强相，并通过SPS和高温热处理的方法加快元素搬迁，在晶格中引入高密度位错，在脆性陶瓷中构建了“铁弹畴+高密度位错”增韧新机制。铁弹性复合陶瓷开裂耐性最高值可达5.0 MPam1/2，相较于单相资料进步达100%，开裂耐性是传统YSZ资料的1.4倍。

  此外，高密度位错可以有用散射声子下降热导率。通过高温热处理后，复合陶瓷中的高密度位错可达108~1010 mm-2，这使其成为首要的声子散射中心，大大下降复合陶瓷的热导率。高温下铁弹性复合陶瓷的热导率最低值可达1.32 Wm-1K-1，仅仅是当时YSZ资料系统的一半。综上，研讨人员立异性提出高密度位错工程是打破陶瓷“高耐性-低热导率”之间的耦合约束联系的有用方法，为高功能、长寿命陶瓷热防护涂层材控的研制奠定了坚实的理论基础和科学依据。

  昆明理工大学为论文榜首作者单位和通讯单位，资料学院2024届本科毕业生李柏辉、在读博士王建坤为榜首作者，资料学院陈琳、冯晶教授及清华大学沈洋教授为通讯作者。本课题研讨得到了国家自然科学基金、云岭学者、昆明理工大学引入高层次人才渠道建造经费、云南省立异团队等项目的支撑。