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宁波材料所三元层状陶瓷研究成果荣获美国陶瓷学会“Spriggs Phase Equilibria Award”奖
日期:2021-08-24, 查看:146 字体大小:

      近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室在三元层状陶瓷体系相图领域取得的成果“Thermodynamic descriptions of the light rare-earth elements in silicon carbide ceramics”(J. Am. Ceramic. Soc., 2020, 103:3812-3825)获得美国陶瓷学会2020年度“Spriggs Phase Equilibria Award”国际学术奖(详见链接https://ceramics.org/awards/richard-and-patricia-spriggs-phase-equilibria-award)。该奖项由国际陶瓷领域权威学会组织——美国陶瓷学会设立,获奖成果从最近一年发表的论文中经推选委员会和评审主席团评议遴选而出,旨在奖励对陶瓷相平衡做出卓越学术贡献的研究工作,每年仅有一项研究成果能获此殊荣。

  2018年,先进能源材料工程实验室采用熔盐法制备出具有独特核壳结构的Y3Si2C2包裹SiC陶瓷粉体,利用三元层状陶瓷Y3Si2C2低温结构稳定而高温与SiC形成液相的物理化学转变,在1600℃烧结得到高热导高强度的SiC陶瓷(J. Eur. Ceram. Soc., 2018, 38: 4833-4841.)。随后,实验室巧妙利用该类三元层状材料中硅碳为等摩尔化学剂量比的特征,提出了“低温无缝连接”的新思路。该思路利用多种稀土元素与SiC陶瓷原位生成RE3Si2C2(稀土为Y和Dy等,RE为稀土钇或镧系元素)连接层,活化了SiC连接界面,高温下该三元层状陶瓷层转化为液相并在轴向压力的作用下挤出,从而实现了SiC陶瓷的无缝连接(J. Eur. Ceram. Soc.,2019,39:5457-5462; J. Eur. Ceram. Soc., 2020, 40: 259-266.)。为了深入理解稀土型三元层状陶瓷的高温物理化学行为,实验室对系列RE-Si-C三元体系开展了深入的热力学计算,并首次报道了该类材料的高温相图数据(J. Am. Ceramic. Soc., 2020, 103:3812-3825; CALPHAD 2020, 68, 101738; J. Eur. Ceram. Soc., 2019, 39, 4510)。三元材料RE-Si-C相图计算与材料实验相结合为新型陶瓷材料研发和工艺探索提供了坚实的理论指导。该相图工作的主要完成人为徐凯、常可可(论文通讯作者)、周小兵、陈雷雷、刘俊文、邓子旋、黄峰和黄庆。

  以上研究成果得到了国家自然科学基金委(91226202)、中科院先导专项(XDA21010205)以及宁波市3315创新团队计划(2018A-03-A和2019A-18-C)的支持。

  (先进能源材料工程实验室 供稿)

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