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RESEARCH ARTICLE
富铝CMAS对稀土硅酸盐环境障涂层的腐蚀行为与机制研究
范栋
1,2
钟鑫
1,*
王亚文
1
张振忠
2,*
[ ... ]
郑学斌
1
作者单位
摘要
1
1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2
2.南京工业大学 材料科学与工程学院, 南京 211816
3
3.中国航空制造技术研究院, 北京 100024
稀土硅酸盐环境障涂层(EBCs)有望应用于新一代高推重比航空发动机热端部件, 但是服役条件下的熔盐腐蚀成为限制其应用的瓶颈。CMAS组分和稀土硅酸盐的晶体结构等因素对其腐蚀行为产生显著影响。本工作以不同晶型的稀土硅酸盐涂层材料为研究对象, 采用大气等离子喷涂技术制备X1-Gd
2
SiO
5
、X2-RE
2
SiO
5
(RE=Y, Er)涂层, 并研究其在富Al
2
O
3
的CMAS熔盐环境(1400 ℃)的腐蚀行为与机制。结果表明, X2-RE
2
SiO
5
(RE=Y, Er)涂层耐蚀性能优于X1-Gd
2
SiO
5
涂层, 这与涂层材料的物相组成和晶体结构的稳定性等因素有关。经CMAS腐蚀25 h后, X1-Gd
2
SiO
5
涂层表面仅生成磷灰石相; X2-RE
2
SiO
5
涂层不仅生成磷灰石相, 涂层中的RE
2
O
3
还与CMAS中的Al
2
O
3
反应生成石榴石相。生成石榴石相可提高涂层表面CMAS中CaO、SiO
2
的相对含量, 促进磷灰石致密层的生成, 从而改善其耐蚀性能。
环境障涂层
稀土硅酸盐
CMAS腐蚀
腐蚀机理
environmental barrier coating
rare-earth silicate
CMAS corrosion
corrosion mechanism
PDF全文
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无机材料学报
2022, 38(5): 544
REVIEW
高熵化设计: 稀土硅酸盐材料关键性能优化新策略
下载:549次
孙鲁超
1
任孝旻
1,2
杜铁锋
1
罗颐秀
1
[ ... ]
王京阳
1,*
作者单位
摘要
1
1.中国科学院 金属研究所, 陶瓷及复合材料研究部, 沈阳 110016
2
2.中国科学技术大学, 材料科学与工程学院, 合肥 230026
环境障涂层是先进航空发动机高温结构部件用碳化硅纤维增强碳化硅(SiC
f
/SiC)陶瓷基复合材料的关键防护。稀土硅酸盐具有低热膨胀系数、优良的抗水氧/CMAS腐蚀性能以及与硅基陶瓷良好的化学相容性, 是目前国际公认的优选环境障涂层体系。常规含单一稀土元素的稀土硅酸盐环境障涂层材料, 存在热应力失配、高温相转变和耐腐蚀性能差等问题, 尚无法完全满足极端燃气环境中的长寿命服役要求。本综述介绍了为解决稀土硅酸盐环境障涂层的关键性能局限, 利用高熵化合物设计方法, 针对稀土硅酸盐热学性能(热膨胀系数和热导率)调控、耐CMAS腐蚀性能提升和相结构稳定性优化方面获得的新进展。这些研究进展为稀土硅酸盐材料的创新设计提供了新思路, 为其作为下一代环境障涂层的性能突破提供了支撑。
高熵化设计
高熵陶瓷
稀土硅酸盐
环境障涂层
综述
high entropy engineering
high entropy ceramics
rare earth silicate
environmental barrier coatings
review
PDF全文
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无机材料学报
2021, 36(4): 339
RESEARCH LETTERS
层状硅酸钇改性SiCf/SiC复合材料湿氧化行为研究
王鹏
1,2
王庆雷
3
张翔宇
1,2,*
杨金山
1,2,*
[ ... ]
董绍明
1,2
作者单位
摘要
1
中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2
中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京100049
3
北京空间机电研究所, 北京 100076
研究了层状硅酸钇的引入对SiC
f
/SiC复合材料湿氧化行为的影响。首先通过硝酸钇乙醇溶液浸渍热解法向碳化硅纤维引入Y
2
O
3
, 再采用化学气相渗透法沉积SiC。层状Y
2
Si
2
O
7
主要通过Y
2
O
3
与沉积过程中的SiC反应转化而成。研究发现, Y
2
Si
2
O
7
在1400 ℃湿氧环境条件下发生富集, 在氧化层表面形成保护层。氧化80 h后, 单层和多层Y
2
Si
2
O
7
改性的SiC
f
/SiC复合材料强度保留率分别达到60.38%和71.93%, 而没有改性的SiC
f
/SiC复合材料强度保留率仅为50.11%。结果表明: 层状Y
2
Si
2
O
7
的引入可显著提升SiC
f
/SiC复合材料在湿氧环境的抗氧化性能。
陶瓷基复合材料
稀土硅酸盐
氧化
ceramic composites
rare-earth silicate
oxidation
PDF全文
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无机材料学报
2019, 34(8): 904
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