尺寸效应对YSZ热障涂层热传导和离子扩散的影响

摘要：

8mol%Y2O3 稳定ZrO2(8mol%Yttria-stabilized zirconia,8YSZ)作为热障涂层被广泛应用于燃气轮机和航空发动机,以减少热气体和金属部件之间的传热.但随着服役温度的提升,对其热性能的研究很难进行.采用非平衡分子动力学模拟的方法研究了模型尺寸效应对 8YSZ热导率和离子扩散的影响,探讨了服役条件下YSZ的离子扩散及热输运行为.以立方 8YSZ(c-8YSZ)作为研究对象,模拟服役温度为 1 273～1 473 K时,分别计算了模型横截面积为 4a×4a、5a×5a、6a×6a(a为晶格常数)的热导率,发现横截面积对计算结果影响较小.选取横截面积为 5a×5a时,对比了 5a、15a、25a、35a、45a、50a、55a、60a、65a不同结构长度模型的热导率计算结果,进行尺寸效应研究,确定5a×5a×60a为模型最佳尺寸.同时揭示了1 273～1 473 K下c-8YSZ热输运机制,发现c-8YSZ与四方 8YSZ(t-8YSZ)存在不同的声子散射,发现增强声子散射能够有效抑制YSZ服役状态下的热输运能力,为提高热障涂层在高温服役状态下的隔热性能提供了理论依据.

关键词：分子动力学模拟、离子扩散、热输运行为、热导率、声子散射、热障涂层

所属期刊栏目：40

分类号：TB332(工程材料学)

在线出版日期：2023-07-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3594-3600