亚稳相图研究及其在特种陶瓷涂层中的应用进展

黄烨琰^1,2，徐凯¹，吴波²，李朋¹，常可可¹，黄峰¹，黄庆¹

1. 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2. 福州大学材料科学与工程学院多尺度材料计算实验室

摘 要：相图,又称相平衡图,是"材料设计的索骥图",而涂层的制备过程中(如物理气相沉积,Physical Vapor Deposition,简称PVD),系统一般远离平衡态,获得的相为亚稳相,相图计算CALPHAD(CALculation of PHAse Diagrams)方法的应用遇到了挑战。本文概述了模拟涂层材料亚稳相图的研究历程,重点介绍了近期建立的临界表面扩散亚稳相图模型,即通过耦合CALPHAD、第一性原理计算和高通量磁控溅射镀膜实验的方法对涂层材料的亚稳相进行表面扩散模拟,相关计算仅需要一个高通量镀膜实验作为基础数据,获得的亚稳相图也得到了实验验证。由此,可以建立相关材料体系的稳定和亚稳相图数据库,通过组分–制备工艺–组织结构和性能的关系,指导陶瓷涂层材料的设计,助推研发时间和成本"双减半"目标的实现。

关键词：亚稳相图;模型;表面扩散;应用;综述;