微合金化元素Zr对热障涂层关键界面的强化效应及机理

摘要

针对高温热障涂层中关键的过渡层/热生长层界面,通过第一性原理界面热力学建模和密度泛函计算,考察微量锆元素对γ-Ni(Al)/α-Al2O3界面结构、偏析、和界面结合的影响,以及在基体中对杂质(硫)的钉扎.结果显示:锆具有与同族元素铪类似的界面强化作用,其强化机理可以归纳为3种,即在基体中有效钉扎硫,以抑制硫的有害界面偏析、在界面处置换硫,以减轻偏析硫对界面的危害以及在界面偏析以直接强化界面结合,可使较弱的理想化学计量比界面的分离功提高3倍.