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

發布時間（jiān）：

2025-04-17

西（xī）北工業大學熱結構複合（hé）材料科學與技術實驗室範（fàn）尚武教授團隊在期刊《Ceramics International》上發（fā）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。

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

DOI：10.1016/j.ceramint.2023.06.089

西（xī）北工業大學熱（rè）結構複合材料科學與（yǔ）技術實（shí）驗室範尚武教授團隊在期刊（kān）《Ceramics International》上發表了（le）題為（wéi）“Corrosion behavior and mechanism of the Y2O3–Al2O3–SiO2 system during long-term corrosion in water-oxygen environment at 1350℃ ”的論文（wén）。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（lǐ）。

研究背景

Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻璃陶瓷具有許多優異的（de）性能，例如抗氧化、高溫下（xià）高硬度和化學耐久性（xìng）等（děng），可以用作高溫（wēn）環境下的保護塗（tú）層。因（yīn）此，研究（jiū）Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻璃陶瓷的微觀結構演變和腐蝕機（jī）理對於其在高溫（wēn）水（shuǐ）氧腐蝕環境中（zhōng）的應用至關重要（yào）。

研究方法

  1. YSA玻璃陶瓷製備方法（fǎ）：11.1% Y2O3-12.3% Al2O3-76.6% SiO2(mol%)粉（fěn）末與酒精混合進行磁（cí）混合，研磨得到（dào）均勻的粉末。5°C/min的加熱（rè）速率（lǜ）加熱（rè）至1650°C，加熱120分鍾然後（hòu）淬火（huǒ）以獲得玻璃樣品，隨後磨成粒徑（jìng）小於30 μm的玻（bō）璃粉。將粉末冷壓成尺寸（cùn）為8.0 × 8.0 × 3.0 mm3的原始坯料，然後在（zài）1370°C下（xià）熱處理2小（xiǎo）時，以獲得高度預結晶的YAS玻璃陶瓷。
  2. 水氧（yǎng）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：表麵層中的方石英（yīng）被（bèi）破壞，Y2Si2O7 和莫來石（shí）分解為 Y2O3 和 Al2O3，腐蝕速率（lǜ）較慢。
  • 中間階段： 殘餘玻璃相（xiàng）迅速結晶，導致 Y2Si2O7 和莫來石晶體（tǐ）生長，玻璃相（xiàng）減少（shǎo）。
  • 最終階段： YAS 玻璃相完全結（jié）晶，不再包含自修複相，表麵腐蝕和內部結晶引起的內部應力導（dǎo）致陶瓷開裂，腐蝕氣（qì）體容易（yì）滲透到陶瓷（cí）內部，反應麵積增大，腐蝕速率增加。

研究結（jié）果

SiO2、 Y2Si2O7與蒸汽（qì）反應時（shí），主要消耗（hào） Si，導致陶瓷中某些富Si區域“矽耗盡”，形成YAl1.4Si1.7O7。

 

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