《表1 一些钙钛矿化合物的晶格常数a、弹性常数cij、体模量B、剪切模量G)、杨氏模量E、泊松比v以及最小热导率kmin (0 K)[34]》

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《热障涂层材料研究进展》

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钙钛矿锆酸盐在高温下具有优异的力/热性能，是目前研究最为广泛的钙钛矿氧化物。Liu等人[34]通过第一性原理计算，研究了几种典型钙钛矿ABO3 （A=Sr、Ba；B=Ti、Zr、Hf）材料的力/热学性能，同时探究了其结构-性能关系。研究结果表明ABO3化合物中A-O键弱于B-O键，化学键的这种不均匀性在这些钙钛矿氧化物中的各向异性力/热性能中起到了主要作用。表1列出了这6种ABO3化合物的晶格常数以及力/热学性能计算值。当A位元素相同时，铪酸盐的弹性常数c11高于钛酸盐和锆酸盐，而钛酸盐的弹性常数c12、c44和体模量大于锆酸盐和铪酸盐。而且，Sr Zr O3、Sr Hf O3和Ba Hf O3的Pugh比值（G/B）低于或接近临界点（0.571），是损伤容性陶瓷。这6种化合物的最低热导率在1.09 W?m-1?K-1～1.74 W?m-1?K-1之间，略低于YSZ材料（1.2 W?m-1?K-1～2.2 W?m-1?K-1），且其中Sr Hf O3和Ba Hf O3的热导率与新型TBC材料（如La2Zr2O7、Sm2Zr2O7等）的热导率相近，表明这些材料作为高温陶瓷材料（包括TBCs）所具有的巨大潜质。此外，该研究还发现钙钛矿氧化物中A、B原子的电负性差异越小，材料具有更低的理论热导率并具有较好的损伤容性（图5），这为后续材料性能的分析和优化提供了理论基础。