&

Cases

首頁

Y-YbB4改性SiCf-SiC復合材料抗水氧腐蝕性能增強

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。

2026-01-05

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、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、Y/YbB?與樹脂碳的引入

3、Si-Y合金反應熔滲

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、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

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、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、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。

中環(huán)電爐設備

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