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Temperature effect on mechanical and thermal properties of multicomponent rare‐earth zirconate pyrochlores

材料科学 声子 微晶 热的 平均自由程 锆酸盐 分子动力学 凝聚态物理 弹性模量 复合材料 热障涂层 散射 温度循环 粘结长度 热力学 化学物理 结晶学 晶体结构 光学 冶金 化学 计算化学 陶瓷 物理 钛酸酯
作者
Yi Fan,Wu Qi,Yun‐Chiao Yao,Jiemin Wang,Jingjing Zhao,Bin Liu
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
卷期号:106 (2): 1500-1512 被引量:3
标识
DOI:10.1111/jace.18816
摘要

Abstract In order to explore the temperature‐dependent structural and mechanical/thermal property evolution of pyrochlores, multicomponent rare‐earth zirconates (4 RE 1/4 ) 2 Zr 2 O 7 ( RE = La, Nd, Sm, Eu, and Gd) and corresponding single‐component compounds are investigated by molecular dynamics simulations. The structural parameters and mechanical/thermal properties reported in experiments are well reproduced. With temperature enhancement, the bond lengths become large and polyhedrons tend to deform more, whereas the second‐order elastic constants and polycrystalline mechanical moduli gradually reduce. It can be explained by the obvious change of (ZrO 6 ) polyhedrons originating from the Zr–O bond stretching. Furthermore, thermal conductivities show decreasing tendency owing to a sharp decline of the phonon mean free path related to enhanced phonon scattering. As a big influence of temperature on (ZrO 6 ) polyhedrons occurs, the multicomponent design at the Zr‐site is suggested to be paid more attention. This work is expected to shield light on the design for multicomponent pyrochlores as thermal barrier coatings.
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