来源:无机材料学报
本研究针对高推重比航空发动机热障涂层的服役需求,采用固相烧结法制备了 RE2Ti2O7(RE=Dy、Yb)稀土钛酸盐陶瓷,并通过热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析检测其相稳定性和分解行为,系统研究了该陶瓷在 900、1000 和 1100 ℃ 下于 V2O5 及 Na2SO4+V2O5 熔盐中的热腐蚀行为与机理。TG-DSC 结果显示,RE2Ti2O7 在 1100 ℃ 下未出现明显分解峰,表现出良好的热稳定性;1250 ℃ 后 Yb2Ti2O7 与 Dy2Ti2O7 的剩余质量分别为 99.3% 和 97.8%,前者抗挥发能力更优。在纯 V2O5 熔盐环境中,陶瓷表面生成颗粒状稀土钒酸盐(REVO4),并伴随柱状 TiO2 析出,腐蚀产物呈致密层状分布,有效限制了腐蚀介质的进一步侵蚀。引入 Na2SO4 后,体系中形成的 NaVO3 降低了局部熔体黏度,显著提高离子迁移率,从而加速稀土元素和钛元素的溶出与再沉淀,使腐蚀产物以柱状 REVO4 和 TiO2 为主。基于相图分析与吉布斯自由能(ΔG)计算,作者提出 V2O5 与 RE2Ti2O7 之间的反应以氧化还原和离子交换为主,并运用路易斯酸碱理论解释了 Na+ 对溶剂化与络合行为的影响机制,进而揭示了整体腐蚀动力学机制。综上,RE2Ti2O7 陶瓷表现出优异的高温熔盐耐腐蚀性,具备作为热障涂层候选材料的应用潜力。