論文分享--Y-YbB4改性SiCf-SiC復合材料抗水氧腐蝕性能增強

      
    
      
    發(fā)布時間：

      
    
      2026-01-13
      

      
    
      
    西北工業(yè)大學熱結構復合材料科學與技術實驗室王晶研究員團隊在期刊《Ceramics International》上發(fā)表了題為的論文。主要研究了Y/YbB4改性SiCf/SiC復合材料在高溫水氧環(huán)境下的抗腐蝕性能，并與傳統(tǒng)的CVI-SiCf/SiC復合材料進行了對比。

      

      
    
        
	
      1. YbB4改性SiCf-SiC復合材料抗水氧腐蝕性能增強
        2. 

      


      


      DOI：10.1016/j.ceramint.2023.08.354
      


      西北工業(yè)大學熱結構復合材料科學與技術實驗室王晶研究員團隊在期刊《Ceramics International》上發(fā)表了題為“Y/YbB4-modified SiCf/SiC composites with enhanced water-oxygen corrosion resistance”的論文。主要研究了Y/YbB4改性SiCf/SiC復合材料在高溫水氧環(huán)境下的抗腐蝕性能，并與傳統(tǒng)的CVI-SiCf/SiC復合材料進行了對比。
      


      研究背景
      


      SiCf/SiC復合材料是輕質(zhì)、高強度的高溫結構材料，廣泛用于航空發(fā)動機的熱結構部件。然而，當其在富含水蒸氣的高溫環(huán)境中服役時，SiC基體氧化生成的SiO?會與水蒸氣反應生成揮發(fā)性硅醇Si(OH)?，該物質(zhì)易被高速氣流帶走，導致材料快速腐蝕、性能退化甚至結構失效。
      


      本研究首次提出采用Y/YbB?同步改性SiCf/SiC復合材料，通過漿料浸滲與反應熔滲結合工藝，制備出低孔隙率、高致密、耐水氧腐蝕的新型復合材料。。
      


      研究方法
      


        
	
      1. 制備多孔SiCf/SiC預成型體
        2. 
	
      2. Y/YbB?與樹脂碳的引入
        3. 
	
      3. Si-Y合金反應熔滲
        4. 

      


      水氧實驗
      


      在1200℃高溫下，50 vol% H2O + 50 vol% O2的水氧混合物的流速是20 mL/min，實驗時間分別是1，5，10，25，50，100h。
      


      保護機制
      


        
	
      1. 物理屏障作用：致密基體阻礙水氧滲透
        2. 
	
      2. 化學保護層：腐蝕過程中生成穩(wěn)定的Y/Yb硅酸鹽，抑制基體進一步腐蝕
        3. 

      


      


      研究結果
      


        
	
      1. 成功制備出低孔隙率（3.2%）、高致密的Y/YbB?改性SiCf/SiC復合材料，采用SI+RMI工藝實現(xiàn)有效基體改性。
        2. 
	
      2. 抗水氧腐蝕性能顯著提升，1200°C腐蝕100 h后強度保持率達76.84%，較傳統(tǒng)CVI工藝復合材料提高15.71%。
        3. 
	
      3. 材料在腐蝕后仍保持偽塑性斷裂行為，說明改性未損害其韌性，適用于高溫高濕服役環(huán)境。
	
         
        
	
        4. 

      


      高溫靜態(tài)水氧腐蝕設備利用實驗室測試方法,準確模擬渦輪發(fā)動機工作環(huán)境的高溫、高水蒸氣分壓和水蒸氣速度，針對材料的熱腐蝕、水蒸氣氧化腐蝕進行循環(huán)測試，以正確評估材料的熱化學穩(wěn)定性。該設備由進氣控制系統(tǒng)、進液控制系統(tǒng)、均勻汽化裝置、伴熱管路及加熱反應器等部分組成。主要適用于高溫熱障涂層、復合材料，合金等領域。
      


      設備特點
      


      ·精準控制進液量
      


      ·液態(tài)水的均勻汽化和氣體混合
      


      ·載氣多量程可選：300ml/1000ml/3000ml（靜態(tài)）
      


      ·最高溫度可選：1200℃/1600℃
      


      ·可預設多組工藝，每組50段程序控制
      


      

      

      
    
      
    相關新聞