Acta Materialia｜上海交大赵晓峰团队在稀土钽酸盐陶瓷断裂机制与强韧化设计取得重要进展

背景：随着燃气轮机等高温装备涡轮进口温度提升，传统氧化钇稳定氧化锆热障涂层面临高温相稳定性和服役可靠性挑战，而新型高温陶瓷普遍存在断裂韧性偏低、易脆性失效的问题。研究目的：以上海交通大学赵晓峰教授团队针对萤石结构稀土钽酸盐陶瓷，旨在从原子尺度揭示其脆性断裂机理，并探索通过化学键调控实现强韧化的设计策略。结论：研究发现稀土钽酸盐的脆性源于高刚度、强离子性的Ta-O键主导的穿晶断裂；通过Nb、Zr、Ce等元素掺杂调控化学键特性，在保持结构稳定下显著提升断裂韧性，其中Yb3Ta0.6Nb0.4O7韧性提高约54.8%；研究提出基于化学键特性的断裂韧性评价方法，并构建高精度神经进化势函数，为高温陶瓷的强韧化设计提供了原子尺度方案与计算工具。