题目：稀土氧化物掺杂改性热障涂层用YSZ陶瓷材料研究

提高热障涂层的隔热性能，对提高发动机工作温度具有重要的作用。在YSZ涂层材料中添加稀土氧化物，将可以使YSZ发生晶格畸变，从而降低YSZ的热扩散系数，提高单位涂层厚度的隔热效果。本文采用第一原理赝势平面波方法对添加不同稀土元素的二氧化锆晶胞晶格畸变进行了计算，对计算后的X-O（X代表稀土元素原子）键键长、晶格常数变化及集居数进行了分析，并将计算结果与实验数据进行对比讨论。添加稀土元素后，二氧化锆晶胞均发生膨胀畸变，X-O键键长变大，键集居数变小；在一定范围内，稀土元素的共价半径越大，所引起的膨胀畸变越大，键集聚数越小，更易降低材料的热扩散系数。根据计算结果，对几种稀土氧化物掺杂后的YSZ样品的微观结构及物理性能进行了研究，稀土元素所引起的晶格膨胀畸变程度随掺杂量的增大而增大，并且掺杂量有一个最优值。实验结果还表明：稀土掺杂改性后的陶瓷层材料抗烧结性能提高，高温热膨胀系数增大，将更有利于在高温、热循环状态下使用。