我院研究生张盟林在Corrosion Science上发表高阻氧涂层的最新成果

发布者:苏彤发布时间:2020-09-09浏览次数:10

碳基结构材料是一种在国防民用领域有着广泛应用前景的先进结构材料,然而其易氧化性极大限制了其发展。涂层技术是提升其抗氧化性能最行之有效的方式。然而,涂层对碳基体的氧化防护是一个动态过程,其氧化防护质量的好坏既与涂层制备工艺相关,又与涂层组分及结构在氧化环境下的氧化损耗与动态稳定性相关,导致碳等易氧化先进结构材料表面高质量抗氧化涂层的制备极为困难。针对该问题,近期材料与物理学院硕士生张盟林任宣儒和冯培忠老师的指导下在该领域取得进展,首次建立高阻氧涂层的概念并创建涂层高阻氧评价体系,提出从静态阻氧和动态阻氧两个方面来提升涂层抗氧化能力的新思路。

该研究以HfB2-SiC涂层为例,针对其在1700℃下抗氧化能力的不足,通过放电等离子烧结法提供的低温热压快速烧结工艺来制备高致密度涂层,以提升涂层的静态阻氧能力;通过TaSi2的添加,利用TaSi2的惰化保护能力和体积膨胀效应抑制SiC活化氧化和HfB21700℃氧化疏松提升涂层的动态阻氧能力。同时,TaSi2的自分离和SiO2玻璃的外剥离,加速了双过渡金属Hf/Ta氧化物纳米晶颗粒的弥散,形成了Hf-Ta-B-Si-O玻璃层,进而通过高阻氧评价,证实双过渡金属氧化物纳米晶颗粒的弥散有助于降低复相玻璃层的氧气渗透率,提高涂层的氧化防护效率。

该项研究成果在冶金领域TOP期刊《Corrosion Science》(中科院材料科学大区1区,2019-2020年影响因子:6.479)上在线发表,题目为Oxidation inhibition behaviors of the HfB2-SiC-TaSi2 coating for carbon structural materials at 1700 ℃https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108982”。硕士研究生张盟林与任宣儒副教授为论文共同第一作者,冯培忠教授、任宣儒副教授为共同通讯作者,中国矿业大学是本文的第一作者及通讯作者单位。该研究工作得到了国家自然科学基金(No. 51972338, 51874305)和国防基础研究计划JCKYS2019607004-01)等项目的资助。