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材料学院青年教师在国际权威期刊发表MAX相高温抗氧化最新研究成果

发布日期:2024-01-18 作者: 来源: 点击:

近日,永利y18886官方网站青年教师杜文博博士在国际权威期刊《Corrosion Science》上发表了冷冻浇注法Al改性Ti3SiC2微观组织与高温性能演变规律的最新研究成果。我校为论文第一单位,杜文博为第一作者和通讯作者,南京航空航天大学姚正军教授为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金的资助。

多孔Ti3SiC2MAX相)因热稳定性和可加工性能出色,被广泛应用于高温过滤、导热、电磁屏蔽和防辐射领域。然而,Ti3SiC2高温易氧化,特别是多孔结构的比表面积大、更易氧化,成为限制其高温应用的关键因素之一。引入Al原子在高温下形成的致密氧化膜,可抑制氧原子的向内扩散氧化和主相原子的向外扩散,成为提高Ti3SiC2相高温抗氧化性能的有效途径之一。

(有序层状多孔Ti3SiC2微观形貌结构)

团队利用原位反应和冷冻浇注法,通过成分的精准设计,实现了Al改性高纯有序层状多孔Ti3SiC2的低成本制备,发现Al取代Si原子可有效提高该多孔Ti3SiC2的抗高温氧化极限温度。因Al掺杂同时改善了孔隙特征、骨架结构及保护性防氧化层的成分结构,提升高温抗氧化性能,且氧化速率仅为基准材料的四分之一。借助实验和第一性原理计算,证实过高的Al掺杂会降低Si原子层的断裂能,高温下原子的振动幅度增大超过原子之间的相互作用,使体系趋于不稳定状态,降低多孔Ti3SiC2相的高温热稳定性。该研究工作使多孔Ti3SiC2的持久服役温度提升至700 ℃,在空天领域高温电磁屏蔽的应用潜力巨大,且对MAX相的高温抗氧化设计具有重要的理论价值。

   (高温氧化性能表征)   (高温热稳定性表征)

Al掺杂高温抗氧化机理)

(高温电磁屏蔽性能图)

Corrosion Science》是中科院一区Top期刊,是材料失效与保护研究领域最重要的期刊之一,旨在报道材料腐蚀与防护相关基础和应用研究的最新成果,在国际腐蚀与氧化领域享有高度学术声誉。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111804

                                                                                                                                                                   (撰稿:顾京宇     审核:李永涛)