铁弹性RETaO4超高温热障涂层成分设计与性质优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91960103
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0204.结构陶瓷
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Thermal barrier coatings (TBCs) material is one of the most important materials used in gas turbine. The current TBCs material is the YSZ, but it has problems at the temperature exceed 1200 ℃ due to its phase transformation. In order to increase the operated temperature of TBCs, and new materials of TBCs are required urgently. YTaO4 as one type of TBCs is expected to exceed 1600 ℃ in my previous research. Moreover, we plan to use RETaO4 ceramics to replace YTaO4 to get lower thermal conductivity and better fracture toughness at high temperature. Rare earth tantalate (RETaO4) materials, with ceramics synthesis, phase structure, mechanical and thermal properties and stability would be investigated by computational materials science and experiments in this project. Using the first principle calculation combined other simulated methods; the mechanisms of phase transformation and reveal influence the stability of the phase are showed from the electronic - atomic level. For mixed stabilizers oxides in solid solution by calculating the density, location, nature in combination with experimental method to clarify the impact mechanism. Using the plasma technology to fabricate the RETaO4 coating, we plan to measure the related properties of these type materials. Summary of rare earth elements, Me elements on the influence of the intrinsic material properties, and then through the design doping elements and regulating the phase structure and get the best performance of new thermal barrier coating material.
热障涂层在航空发动机使用中不仅能达到抗腐蚀、提高工作温度的目的,还可以减少燃油消耗,延长发动机使用寿命等,目前使用的热障涂层材料由于材料本征性质限制很难突破1200℃,难以满足更高温度发动机对材料的需求。基于铁弹增韧的RETaO4前期研究表明有望作为1600℃热障涂层材料,通过改进其涂层制备工艺,相比YSZ综合降温梯度达200-500℃,但其高温稳定性尚需进一步优化,材料在不同温度下的热传输机制尚不明确,需要从电子-原子尺度进一步探讨其降温机理;本研究将优化设计稳定剂及稀土钽酸盐的成分、改变合成工艺来调控组织结构,最终优化其高温热学-力学性质,同时将用第一原理计算在电子-原子层次上探索稳定剂对铁弹相变机制的影响,采用等离子喷涂等技术制备系列RETaO4涂层并模拟其服役条件,进一步阐明RETaO4热障涂层超高温应用中热循环寿命延长的科学本质,获得其在1600℃应用的降温机理。

结项摘要

寻找新一代的耐高温、高隔热、长寿命陶瓷热障涂层材料并实现其应用是航空发动机、燃气轮机和高超声速飞行器等国之重器获得跨越式发展的关键,面对上述装备中高温合金零件的热防护需求,我们通过实验测试和第一性原理高通量筛选的方式开发新型的铁弹性稀土钽酸盐RETaO4陶瓷。研究过程中利用第一性原理计算建立了RETaO4陶瓷的成分-组织结构-力学/热学性质的关联模型,从原子位移、晶格振动、电荷转移、化学键结合强度和声子谱等角度深入分析稀土钽酸盐陶瓷的热物理性能,研究不同类型的稀土元素组成的RETaO4陶瓷材料的热传输机制,获得其低热导机理。通过高温固相法和放点等离子烧结制备致密的RETaO4陶瓷块体,对其晶体结构、显微组织和热-力学性质进行研究,并与第一性原理计算结果进行对比,筛选得到性能最优的稀土钽酸盐陶瓷。使用大气等离子喷涂(APS)的方式制备涂层材料,并通过喷涂工艺参数的优化实现涂层显微组织和服役性能的调控使其符合不同服役环境的需求。在1600℃类真是工作环境中考核RETaO4陶瓷涂层的成分-组织结构-力学/热学性能的变化规律,并探索了在高温环境下RETaO4陶瓷的抗烧结和抗CMAS腐蚀机制,为开发新一代的耐高温、高隔热、长寿命热障涂层奠定材料和技术基础。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Achieved limit thermal conductivity and enhancements of mechanical properties in fluorite RE3NbO7 via entropy engineering
通过熵工程实现了萤石 RE3NbO7 的极限热导率和机械性能的增强
  • DOI:
    10.1063/5.0037373
  • 发表时间:
    2021-02-15
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Chen, Lin;Wang, Yitao;Feng, Jing
  • 通讯作者:
    Feng, Jing
Microstructure and performance of YTaO4 coating deposited by atmospheric plasma spraying on TC4 titanium alloy surface
TC4钛合金表面大气等离子喷涂YTaO4涂层的组织与性能
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2021.128004
  • 发表时间:
    2022-02-15
  • 期刊:
    SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Feng, Jing;Wang, Jun;Rong, Ju
  • 通讯作者:
    Rong, Ju
Features of crystal structures and thermo-mechanical properties of weberites RE3NbO7(RE=La, Nd, Sm, Eu, Gd) ceramics
韦氏体RE3NbO7(RE=La、Nd、Sm、Eu、Gd)陶瓷的晶体结构和热力学性能特征
  • DOI:
    10.1111/jace.17437
  • 发表时间:
    2020-09-24
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen, Lin;Guo, Jun;Feng, Jing
  • 通讯作者:
    Feng, Jing
Origins of high fracture toughness and glass‐like thermal conductivity in Zr–Ta–O composites
Zr-Ta-O 复合材料的高断裂韧性和类玻璃导热性的起源
  • DOI:
    10.1111/jace.18599
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lin Chen;Baihui Li;Keren Luo;Hao Xu;Mingyu Hu;Hongxia Li;Gang Wang;Shixian Zhao;Jing Feng
  • 通讯作者:
    Jing Feng
High-entropy perovskite RETa3O9 ceramics for high-temperature environmental/thermal barrier coatings
用于高温环境/热障涂层的高熵钙钛矿RETa3O9陶瓷
  • DOI:
    10.1007/s40145-021-0556-0
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Journal of Advanced Ceramics
  • 影响因子:
    16.9
  • 作者:
    Lin Chen;Baihui Li;Jun Guo;Yuke Zhu;Jing Feng
  • 通讯作者:
    Jing Feng

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

利用奇异酉几何构造新的带仲裁的认证码
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高校应用数学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高有;冯晶
  • 通讯作者:
    冯晶
103份小麦品种(系)抗条锈性和遗传多样性评价及基因检测
  • DOI:
    10.3864/j.issn.0578-1752.2020.04.007
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐默然;蔺瑞明;王凤涛;冯晶;徐世昌
  • 通讯作者:
    徐世昌
国内外全科医生职业认同研究进展
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-5625.2021.03.016
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国社会医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑浩洋;陈晓;冯晶;甘勇;卢祖洵
  • 通讯作者:
    卢祖洵
中国东中西部地区全科医生离职意愿现状及其影响因素
  • DOI:
    10.11847/zgggws1131685
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯晶;申鑫;甘勇
  • 通讯作者:
    甘勇
Ag-Al_2O_3粉体复合材料形成过程分子动力学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈敬超;冯晶;于杰;洪振军
  • 通讯作者:
    洪振军

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

冯晶的其他基金

潜在热障涂层材料RE3TaO7和RETa3O9陶瓷的力学与热物理性质研究
  • 批准号:
    51762028
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
有机-无机杂化钙钛矿光伏材料的相变机制及带隙调控
  • 批准号:
    11504146
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码