高温陶瓷基复合材料界面弱结合相的第一原理设计及性能预测

设计和寻找耐高温、化学稳定的陶瓷基复合材料界面弱结合相是控制陶瓷基复合材料增韧效果的关键因素。界面相的成分、结构对的高温力学、电学和光学性质有着重要影响。实验上很难获得界面相陶瓷本征的热/力/电/光学性质随晶体结构的变化，需要借助理论模拟手段来进一步认知其微观结构与宏观性质的关系。针对目前的材料设计需求，本课题拟从第一原理密度泛函总能计算和分子动力学模拟入手，研究磷酸盐陶瓷，Y-Si-O-N，Y-Al-Si-O，Y-Si-O系陶瓷的晶体结构模型、电子结构、化学键强度、高温相稳定性、力学、热力学和电/光学性质等，建立微观尺度特性（成分组成和晶体结构）与本征宏观性质的关系，预测它们作为界面弱结合相的综合性能。研究结果可指导优选材料的成分组成范围和助烧结剂成分，为高温陶瓷材料界面相设计和性能优化提供可信的理论依据。