高熵稀土铈酸盐

高温膨胀不裂

通过多稀土元素的高熵设计，在保持低热导率的同时将热膨胀系数提升至与金属基底匹配的水平，解决了传统热障涂层在高温下易开裂的问题。

Zhaoxuan, Zhang · Huang, Yiling · 彭帆 · Zheng, Wei · Jiang, Caifen · Song, Xuemei · Zeng Yi

Journal of Materiomics 2024

具体参数

热膨胀系数（4RC）

{'zh': '13.00 × 10⁻⁶', 'en': '13.00 × 10⁻⁶'} K⁻¹

热膨胀系数（5RC）

{'zh': '12.77 × 10⁻⁶', 'en': '12.77 × 10⁻⁶'} K⁻¹

热导率（4RC）

{'zh': '1.55', 'en': '1.55'} W/(m·K)

热导率（5RC）

{'zh': '1.68', 'en': '1.68'} W/(m·K)

技术优势

热膨胀匹配，不易开裂

4RC 与 5RC 在 1400 °C 下的热膨胀系数分别达 13.00×10⁻⁶ K⁻¹ 与 12.77×10⁻⁶ K⁻¹，接近镍基高温合金基底，减少高温循环中的热失配应力。

高温下仍低导热

4RC 与 5RC 在 1000 °C 下热导率分别只有 1.55 W/(m·K) 与 1.68 W/(m·K)，高熵引起的声子散射显著抑制热传输。

组分越多越稳定

从 1RC 到 5RC 逐步增加稀土元素种类，XRD 表明仍保持单一萤石结构，高熵固溶体在高温下稳定。

应用场景

• 热障涂层：替代传统 YSZ，在更高温下隔热且不易开裂。
• 航空发动机叶片：涂覆于高压涡轮叶片，降低表面温度并延长寿命。
• 高温结构陶瓷：作为耐高温部件材料，兼顾隔热与热膨胀匹配。