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

發布（bù）時間：

2025-04-17

西北工業大學熱結構複合材料科（kē）學與技術實驗室範尚武教授團隊在期刊《Ceramics International》上發表（biǎo）了題（tí）為“Corrosion behavior and mechanism of the Y2O3–Al2O3–SiO2 system during long-term corrosion in water-oxygen environment at 1350℃ ”的（de）論（lùn）文。研究分析了高溫水（shuǐ）-氧氣氛中(1350℃)長期腐Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻（bō）璃陶瓷的（de）機理。

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

DOI：10.1016/j.ceramint.2023.06.089

西北工業大（dà）學熱結構複合材料（liào）科學與技術實驗室範尚武（wǔ）教授團隊在期刊《Ceramics International》上發表了（le）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（le）高溫水-氧氣氛中(1350℃)長期腐Y2O3-Al2O3-SiO2

 (YAS)玻璃陶（táo）瓷的機理（lǐ）。

研究背景

Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻璃陶瓷具有許（xǔ）多優異的性能（néng），例如抗氧化、高溫下高硬度和（hé）化學耐久性等，可以用作（zuò）高溫環境下的保護塗層。因此（cǐ），研究Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻璃陶瓷的微觀結構演變和腐蝕（shí）機理（lǐ）對於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（cí）製備方法：11.1% Y2O3-12.3% Al2O3-76.6% SiO2(mol%)粉末與酒精混合進行磁混（hún）合，研磨得到均勻的（de）粉末。5°C/min的（de）加熱速率加熱至1650°C，加（jiā）熱120分鍾（zhōng）然後淬（cuì）火以獲得玻璃樣品，隨後（hòu）磨（mó）成粒徑小於30 μm的玻璃（lí）粉。將粉末（mò）冷壓成尺寸為8.0 × 8.0 × 3.0 mm3的原始坯料（liào），然後在（zài）1370°C下（xià）熱（rè）處理2小時，以獲得高度（dù）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（shí）機理 ：
  • 初始階段：表麵層中（zhōng）的方石英被破壞（huài），Y2Si2O7 和莫來（lái）石分解為 Y2O3 和 Al2O3，腐蝕速率較慢。
  • 中間階段： 殘餘玻璃相迅速結晶，導致 Y2Si2O7 和莫來石（shí）晶體生長，玻璃相（xiàng）減少。
  • 最終階段： YAS 玻璃相完全結晶，不再包含自修複相，表麵（miàn）腐蝕和內部結晶引起的（de）內部應力導致陶瓷開裂，腐蝕氣體容易滲透到陶瓷內部，反應麵積增大，腐蝕速率增加（jiā）。

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“矽耗盡”，形（xíng）成YAl1.4Si1.7O7。

 

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