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

發布時間：

2025-04-17

西北工業大學熱結構複合材（cái）料科學與技術實驗室範尚武教授團隊在期（qī）刊《Ceramics International》上發表（biǎo）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（qì）氛中(1350℃)長期腐Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻璃（lí）陶瓷的機理（lǐ）。

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

DOI：10.1016/j.ceramint.2023.06.089

西（xī）北工業大學熱（rè）結構複合（hé）材料科學（xué）與技（jì）術實驗室範尚（shàng）武教授團隊在期刊《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（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。

研究背（bèi）景

Y2O3-Al2O3-SiO2 (YAS)玻璃陶瓷具有許多優（yōu）異的性能，例如抗氧化（huà）、高溫（wēn）下高硬度和化學耐久性等，可以用（yòng）作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（guān）結構（gòu）演變和腐蝕機理對於其在高溫水氧腐蝕環（huán）境中的應用至關重要。

研（yán）究方法

  1. YSA玻璃陶瓷製備方法：11.1% Y2O3-12.3% Al2O3-76.6% SiO2(mol%)粉末與酒精混合進行磁混合，研（yán）磨得到均（jun1）勻的粉末。5°C/min的加熱速率加熱至1650°C，加熱120分（fèn）鍾（zhōng）然後淬火以獲得玻璃樣品，隨後磨成粒徑小於30 μm的玻璃粉。將粉末冷壓成尺寸為8.0 × 8.0 × 3.0 mm3的（de）原（yuán）始坯（pī）料，然後在1370°C下（xià）熱處理2小時，以獲得（dé）高度預結晶的YAS玻璃陶瓷。
  2. 水氧實驗：溫（wēn）度為1350℃，50 vol% H2O + 50 vol% O2的水氧環境（jìng）中進行測試，載（zǎi）氣流速為200ml/min。在有效保溫區內（nèi）分別腐蝕5、30、60和100小時。
  3. 腐蝕機理 ：
  • 初始（shǐ）階段：表麵層中的方石英被破壞（huài），Y2Si2O7 和莫來石分解為 Y2O3 和 Al2O3，腐蝕速（sù）率較慢。
  • 中間階段： 殘餘玻璃相迅速結晶，導致 Y2Si2O7 和莫來石晶（jīng）體生長，玻璃相（xiàng）減少。
  • 最終階段： YAS 玻璃相完全結晶，不（bú）再包含自修複相，表麵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，反應麵積增大，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（zhōng）某些富Si區域“矽耗盡”，形成YAl1.4Si1.7O7。

 

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