近日，河南省豫南非金属矿资源高效利用重点实验室王进双博士在陶瓷类顶级期刊Journal of the European Ceramic Society（IF：4.495）发表题为“Influence of Gd₂O₃ substitution on thermal and mechanical properties of ZrO₂-Ta₂O₅-Y₂O₃”研究性论文（10.1016/j.jeurceramsoc.2020.10.011），信阳师范学院为第一通讯单位，王进双博士和井强山教授为共同通讯作者。

热障涂层（TBC）广泛应用于燃气轮机，为金属热端部件提供热防护、腐蚀与侵蚀防护，从而提高热端部件的工作温度，改善燃气轮机的效率和延长服役寿命。课题组通过引入等摩尔量的Y₂O₃和Ta₂O₅共掺杂ZrO₂，从而获得t′-ZrO₂。研究小组以YO_1.5-TaO_1.5-ZrO₂为体系，通过向体系内掺杂Gd₂O₃来研究Gd₂O₃对YO_1.5-TaO_1.5-ZrO₂体系的热力学性能的影响。结果表明16mol% YO_1.5+16mol% TaO_1.5- ZrO₂（YTZ）和(16-x) mol% YO_1.5+xmol% Gd₂O₃+16mol% TaO_1.5- ZrO₂（xGYTZ, x = 2, 4, 8）在1500℃及以上的温度下具有优良的相稳定性及较高的断裂韧性。Gd₂O₃取代了材料中部分的Y₂O₃后，材料的隔热性能及热膨胀系数得到很大改善。通过评估YTZ和2GYTZ涂层材料的热循环性能，对材料的失效机理进行了深入的阐述，为研制综合性能优良的ZrO₂-Ta₂O₅-Y₂O₃材料提供依据。

该研究得到了国家自然基金青年基金（51902279）和校南湖学者奖励计划青年项目的资助。（8040威尼斯 唐林王进双供稿 刘鹏冷向宇审稿 郭鹏审核）