科学家研究了Aero气涡轮机发动机的耐热涂料中的氧化反应

在飞机上广泛使用的航空燃气涡轮发动机的某些部分的温度通常会超过1200°C。不用说，在如此恶劣的环境中使用的任何材料都欧洲杯足球竞彩必须是耐用的，能够胜任任务。

由碳化硅（SIC）制成的陶瓷矩阵复合材料最近获得了燃气涡轮发动机的承诺候选人。

然而，这些材料需要耐热涂层，以欧洲杯足球竞彩防止SiC的氧化和随后的SiO蒸发₂，这是导致材料体积减小的过程，因此，诸如大裂缝或剥落的最顶层的结构缺陷。

不幸的是，现有的涂层不能完全防止这种氧化的SiO₂因为氧气可以通过这些层的微观裂缝渗透，或者通过简单的扩散。

为了解决这个问题，一些科学家专注于使用镱硅化物(Yb-Si)作为涂层材料，因为Yb-Si可以达到高熔点，它们的氧化物主要是镱硅酸盐，它作为氧化层附着，不容易蒸发。

然而，我们对这些材料在高温空气或水蒸气环境下发生的基本现象所知甚少。欧洲杯足球竞彩

最近发表在金属互化物一组科学家——包括来自东京科学大学的初级副教授井上亮，助理教授新井裕太郎和高古康夫教授，以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的高级研究员青木拓哉——开始了解Yb-Si的氧化机制。欧洲杯线上买球

它们进行了各种实验，以了解在三种类型的大气下的高温下不同YB-Si涂层的氧化行为（和降解）：空气，水蒸气和两者的混合物。

通过x射线衍射分析、能量色散光谱和扫描电子显微镜，科学家们能够准确地可视化和量化热暴露测试前后的Yb-Si样品的形貌和组成。

主要研究结果之一是，Yb对Si比是定义材料氧化行为的主要参与者;YB.₅如果 3. 比Yb氧化得多_3.如果₅这是因为Yb在硅化物中优先氧化。此外，氧化物的数量在更富水蒸气的大气中大大减少。

最重要的是，研究人员探索了镱含量对SiO形成的影响机制₂．“在蒸汽中硅化物的热暴露后，我们发现了SIO₂在YB.₅如果_3.，而Si实际上仍然存在于Yb中_3.如果₅，"领导这项研究的井上博士说。

“我们的分析表明SIO₂yb中的增长受到抑制_3.如果₅因为SiO₂参与并限制了形成yb硅酸盐的反应，”他补充道。虽然导致各种yb硅酸盐形成的确切中间反应还没有被完全了解，但该团队提出了两种极有可能的反应途径。

未来的研究可能会用更详细的表征技术来澄清这一点。

总体而言，这项研究提供了有意义的洞察，对YB-Si氧化过程中发生的事情，这将有助于开发适用于航空气涡轮机发动机的保护涂层。“如果可以实现能够承受稳定环境的涂层，发动机部件将变得更加耐热，这自然导致发动机效率更高，”Inoue博士的言论。

希望，涂层技术的进一步进步将降低空中运输成本和燃料消耗，使飞行更便宜，对环境不那么危害。

来源：https://www.tus.ac.jp/en/