研究目的
评估用于航天器推进应用的掺杂RE2O3的HfO2组合物在超高温度下的结构稳定性，重点关注相稳定性和热膨胀。
研究成果
通过添加14摩尔%的掺杂剂实现了完全立方相稳定，其中离子半径影响晶格参数和热膨胀。热循环实验未出现重量损失或成分变化，但导致了开裂现象，这归因于残余应力。较大离子半径的掺杂剂会使热膨胀率降低。未来工作应量化残余应力与相稳定性以验证机理。
研究不足
该研究仅限于特定掺杂剂类型和浓度；热膨胀测量仅至1650°C，未涵盖完整超高温度范围；加工残余应力可能影响结果；还需通过XRD等进一步分析来量化残余应力。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过掺杂稀土氧化物制备氧化铪基材料，在2400°C下进行热循环与热冲击测试以评估结构稳定性，采用X射线衍射进行物相分析，利用热膨胀仪测量热膨胀系数。
2：样品选择与数据来源：
样品以6.5和14 mol.%的RE2O3（RE = Dy、Y、Er、Yb、Lu）掺杂氧化铪制备，原料来自不同供应商且具有高纯度。
3：5和14 mol.%的RE2O3（RE = Dy、Y、Er、Yb、Lu）掺杂氧化铪制备，原料来自不同供应商且具有高纯度。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括用于热循环的3 kW CO2激光器、Panalytical Empyrean X射线衍射仪、扫描电镜、用于热膨胀系数测量的SETARAM SETSYS Evolution热膨胀仪；材料包含稀土氧化物粉末与氧化铪。
4：实验流程与操作步骤：
粉末经干燥、混合、压片、烧结及热处理。热循环过程为通入水蒸气流加热至2400°C、保温后冷却。测试前后进行XRD与SEM分析。
5：数据分析方法：
采用MAUD软件结合Rietveld精修进行定量物相分析，计算单斜相体积分数，并根据热膨胀仪数据确定热膨胀系数。
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获取完整内容-
X-ray diffractometer
Empyrean
Panalytical
Used for X-ray diffraction analysis to identify phases and perform quantitative analysis.
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CO2 laser
3 kW
Used for thermal cycling tests to heat samples to 2400°C with water vapor flux.
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Dilatometer
SETSYS Evolution
SETARAM
Used to measure the linear coefficient of thermal expansion (CTE) up to 1650°C.
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Scanning Electron Microscope
Used for microstructure examinations before and after thermal cycling.
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Rotating mixer
Used to blend powder mixtures for 4 hours.
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Stainless steel die
13 mm diameter
Used for uniaxial pressing of powders into pellets under pressure.
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