极端航天工况表面防护技术专栏

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CMAS成分对Yb₂Si₂O₇环境障涂层腐蚀行为的影响研究

张乐, 钟鑫, 王永胜, 牛亚然, 吕明达

材料保护. 2025, 58(10): 10-19. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0166

摘要 (13) PDF全文 (5)

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环境障涂层(Environmental Barrier Coatings， EBCs)有望应用于新一代高推重比航空发动机热端部件。稀土焦硅酸盐，特别是Yb2 Si2 O7，被认为是性能优异的EBCs材料，但是服役条件下的钙镁铝硅酸盐(Calcium-Magnesium-Alumino-Silicate， CMAS)腐蚀成为限制其应用的瓶颈。CMAS组分对稀土硅酸盐涂层的腐蚀行为产生显著影响。采用真空等离子喷涂技术制备了Yb2 Si2 O7涂层材料，研究了1 350 ℃空气环境中不同组分CMAS(Ca/Si＝1.00、0.75、0.60)对Yb2Si2O7涂层的腐蚀行为与机制。结果表明，CMAS成分对腐蚀行为有明显影响，经高Ca/Si比(1.00或0.75)的CMAS腐蚀后，Yb2Si2O7涂层形成多孔的磷灰石相腐蚀层，腐蚀层下方存在磷灰石相和Yb2Si2O7相的渗透层。经低Ca/Si比(0.60)的CMAS腐蚀后，涂层表面形成致密Yb2 Si2 O7层，但不能有效阻止CMAS渗透，涂层内部形成渗透层。随腐蚀时间延长，渗透层厚度明显增大。

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热处理和挤压工艺对Mg-8Al-0.8Zn-0.2Mn-0.3Ca镁合金耐蚀性的影响

章学林, 刘华锋, 王莉, 徐超, 鞠鹏飞, 王桂松, 张旭, 丛双龙, 陈文灏

材料保护. 2025, 58(10): 20-33. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0167

摘要 (9) PDF全文 (2)

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Mg-Al-Zn-Mn系合金因其成本优势和良好的综合性能被广泛应用，但仍受限于耐蚀性差。以Mg-8Al-0.8Zn-0.2Mn-0.3Ca(AZMX810203)合金为研究对象，采用金相显微镜、XRD、SEM、XPS与电化学测试等手段，系统探讨了不同挤压温度(350、400、450 ℃)对T6态AZMX810203合金的显微组织和耐蚀性能的影响。结果表明，在优化的固溶处理(420 ℃热处理24 h，之后进行450 ℃热处理3 h )与时效处理(300 ℃热处理12 h )工艺下，合金实现了组织均匀化与析出相弥散化。3种挤压态合金均呈现完全再结晶组织，且随温度升高，晶粒逐渐长大，第二相体积分数降低；随挤压温度升高，耐蚀性呈“先升后降”趋势，对应E350℃、E400℃、E450℃合金腐蚀速率分别为3.95、0.14、0.42 mm/a。E350℃合金中第二相与细晶组织形成强烈的微电偶效应，且无法形成有效的保护膜，导致腐蚀加剧；E400℃合金通过回溶纳米Mg17Al12相提高了基体中Al含量，促进生成大量的Al2O3，使膜层更致密稳定；E450℃合金由于第二相大幅减少和晶粒长大，腐蚀扩展的抑制作用减弱，耐蚀性略低于E400℃合金。研究表明，优化热处理和挤压工艺可显著提升AZMX810203合金的耐蚀性，为其工程化应用奠定了坚实的理论与工艺基础。

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(Hf_1/4 Zr_1/4 Ta_1/4 Ti_1/4)B₂-SiC复相高熵陶瓷高温氧化行为与机理研究

徐以祥, 洪督, 黄山松, 黄利平, 刘吉轩, 牛亚然, 郑学斌

材料保护. 2025, 58(10): 34-43. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0168

摘要 (17) PDF全文 (0)

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高熵硼化物的氧化行为和SiC第二相的影响机制对其在极端环境下的应用至关重要，然而目前相关研究还比较有限。本工作采用放电等离子烧结技术制备了SiC含量(体积分数) 分别为10%和20%的(Hf1/4Zr1/4Ta1/4Ti1/4)B2-SiC复相陶瓷，采用高温管式炉进行了氧化测试，表征了其在1 500 ℃下的氧化行为，包括氧化增重、氧化产物相组成与结构特征等，并与单相(Hf1/4Zr1/4Ta1/4Ti1/4)B2进行比较。结果发现，SiC第二相能显著降低(Hf1/4Zr1/4Ta1/4Ti1/4)B2的氧化失重现象，减少氧化层的厚度与内部缺陷，增加氧化层的阻氧能力。结合热力学计算分析了可能的氧化过程和SiC添加相的作用机制，以期为高熵硼化物的高温应用提供参考。

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一种超黑高吸收热控涂层的设计与制备

刘赛男, 贾鑫, 杨爽, 汪新智, 柯瑞, 卢松涛, 吴晓宏

材料保护. 2025, 58(10): 44-51. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0169

摘要 (17) PDF全文 (2)

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针对高精密空间光学系统对杂散光抑制的迫切需求，设计并制备了一种可满足空间服役环境需求的超黑高吸收热控涂层。该涂层采用炭黑纳米颗粒为填料，无机硅酸钾为粘结剂。结合Maxwell-Garnett有效介质模型和Fresnel方程计算出涂层中填料体积浓度对其光谱吸收特性的影响规律，进一步采用时域有限差分法对具有随机粗糙表面的涂层进行电磁场仿真，并对比分析了不同入射角度下光滑与粗糙涂层的吸收特性，最终制备出了具有超黑高吸收性能的热控涂层。在250～2 500 nm波段范围内，计算结果发现在炭黑体积浓度为2%，表面粗糙度为σrms ＝2.0 μm时涂层光吸收率在60°入射角下能保持99.9%的光吸收率。且通过实验结果证实，喷涂得到的超黑涂层吸收率在60°大角度下仍具有99.2%的吸收率，与仿真结果高度一致。本研究为空间光学系统先进杂散光抑制涂层的开发提供了有前景的技术方案，对提升成像对比度、探测灵敏度及系统在复杂空间环境下的整体性能具有重要意义。

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铌合金用硅化物涂层研究进展

郭付达, 赵若通, 孙彦波, 王娜, 周榕, 文康, 李夏明, 刘洋, 张坤, 裴延玲

材料保护. 2025, 58(10): 1-9. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2025.0165

摘要 (20) PDF全文 (7)

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较差的高温抗氧化性是目前阻碍铌合金应用的主要因素。硅化物涂层是应用于铌合金表面提升其抗氧化性能的有效办法。综述了最近硅化物涂层相关研究进展，介绍了近年来硅化物涂层常采用的制备工艺与研究进展，总结了目前提升硅化物涂层抗氧化性能的方法，概述了硅化物涂层失效相关的机理研究。最后，对硅化物涂层未来的发展方向进行了总结。

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