Yb/Y双掺杂氧化锆在熔盐腐蚀环境中的元素扩散和相变机理研究

材料研究学报, 2016, 30(8): 627-633. doi: 10.11901/1005.3093.2015.313

Yb/Y双掺杂氧化锆在熔盐腐蚀环境中的元素扩散和相变机理研究

徐俊 ^1, , 陈宏飞 ^2, , 杨光 ^3, , 罗宏杰 ^4, , 高彦峰 ^5,

1.上海大学材料科学与工程学院上海200444

2.上海大学材料科学与工程学院上海200444

3.上海大学材料科学与工程学院上海200444

4.上海大学材料科学与工程学院上海200444

5.上海大学材料科学与工程学院上海200444;中国科学院上海硅酸盐研究所上海200072

基金项目: 国家自然科学基金51402183和上海市科委基础研究重大项目12DJ1400403资助.Supported by National Natural Science Foundation of China No.51402183,Major Basic Research Programs of Shanghai Science and Technology Commission Foundation No.12DJ1400403.

关键词：材料失效与保护 , 热障涂层 , Yb/Y双掺杂氧化锆 , 熔盐腐蚀 , 扩散 , 结晶相转变

Elements Diffusion and Phase Transitions in Yb/Y Co-doped Zirconia Ceramic under Molten-salt Corrosive Environment

Keywords： materials failure and protection , thermal barrier coating , Yb/Y co-doped zirconia , moltensalt corrosion , diffusion , phase transition

高温腐蚀性环境是发动机热端部件热障涂层出现机械应力失配和氧化锆晶型变化从而发生失效的主要原因之一.本文通过共沉淀-煅烧法制备了Yb/Y双掺杂氧化锆粉体,压片烧结后进行高温熔盐(CaO-MgO-Al2O3-SiO2,CMAS)腐蚀实验,利用XRD、SEM及EDS等表征手段对腐蚀过程中元素的扩散和物相、形貌的变化进行研究.结果表明,氧化锆晶格中的Yb在腐蚀过程中先于其他元素与CMAS反应而流失(从氧化锆晶格扩散至腐蚀剂中),但Yb的流失能减缓Y元素的偏析,从而稳定亚稳四方相氧化锆(t’-ZrO2);Yb的最优掺杂量为5％,此时腐蚀反应产生的单斜相氧化锆(m相)的含量最少.

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