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    Y2O3-Al2O3-SiO2(YAS?)玻璃陶瓷在1350℃水氧環境中的長期腐蝕行為和機理

              

              
    西北工業大學熱結構復合材料科學與技術實驗室范尚武教授團隊在期刊《Corrosion?Science》上發表論文。

              
    
              
  
  2025-04-01


              
    

              
    
              
    

              DOI：10.1016/j.ceramint.2023.06.089
              西北工業大學熱結構復合材料科學與技術實驗室范尚武教授團隊在期刊《Ceramics?International》上發表了題為“Corrosion behavior and mechanism of the Y2O3–Al2O3–SiO2?system during long-term corrosion in water-oxygen environment at 1350℃?”的論文。研究分析了高溫水-氧氣氛中(1350℃)長期腐Y2O3-Al2O3-SiO2(YAS)玻璃陶瓷的機理。
              研究背景

              Y2O3-Al2O3-SiO2?(YAS)玻璃陶瓷具有許多優異的性能，例如抗氧化、高溫下高硬度和化學耐久性等，可以用作高溫環境下的保護涂層。因此，研究Y2O3-Al2O3-SiO2?(YAS)玻璃陶瓷的微觀結構演變和腐蝕機理對于其在高溫水氧腐蝕環境中的應用至關重要。
              研究方法
              1.YSA玻璃陶瓷制備方法：11.1% Y2O3-12.3% Al2O3-76.6% SiO2(mol%)粉末與酒精混合進行磁混合，研磨得到均勻的粉末。5°C/min的加熱速率加熱至1650°C，加熱120分鐘然后淬火以獲得玻璃樣品，隨后磨成粒徑小于30 μm的玻璃粉。將粉末冷壓成尺寸為8.0 × 8.0 × 3.0 mm3的原始坯料，然后在1370°C下熱處理2小時，以獲得高度預結晶的YAS玻璃陶瓷。
              2.水氧實驗：溫度為1350℃，50 vol% H2O + 50 vol% O2的水氧環境中進行測試，載氣流速為200ml/min。在有效保溫區內分別腐蝕5、30、60和100小時。
              3.腐蝕機理?：
              ?初始階段：表面層中的方石英被破壞，Y2Si2O7?和莫來石分解為 Y2O3?和 Al2O3，腐蝕速率較慢。
              ?中間階段： 殘余玻璃相迅速結晶，導致 Y2Si2O7?和莫來石晶體生長，玻璃相減少。
              ?最終階段： YAS 玻璃相完全結晶，不再包含自修復相，表面腐蝕和內部結晶引起的內部應力導致陶瓷開裂，腐蝕氣體容易滲透到陶瓷內部，反應面積增大，腐蝕速率增加。

              研究結果
              SiO2、 Y2Si2O7與蒸汽反應時，主要消耗 Si，導致陶瓷中某些富Si區域“硅耗盡”，形成YAl1.4Si1.7O7。
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