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AEM:变废为宝-二硅化钼抗氧化涂层研究新进展
Han Lei 阅读 39 次
5月3日发布


由于超声速飞行器在服役过程中,表面局部温度超过1200℃,一旦关键器件无法经受高温氧化环境的冲击,飞行器会迅速失效,造成不可估量的毁灭性损失。因此,在高温环境下具有优异耐温性、耐久性及高可靠性的材料是保障其服役和安全返回并着陆的关键。作为最轻的难熔金属,铌因其优越的性能被广泛运用于飞行器的发动机、天地往返飞船及核反应堆的关键部件。但铌合金较差的抗氧化性能制约了其在含氧环境下的应用。因此,如何提高铌的抗氧化性能成为推广其在高温领域应用的关键。

近期,中国矿业大学材料与物理学院固废利用与高性能陶瓷团队任宣儒王晓虹 老师针对废弃MoSi~2~加热元件(硅钼棒)在高温抗氧化涂层领域的应用展开了深入的研究。他们发现硅钼棒作为一种重要的加热元件,在我国年使用量超过五百万吨,价值数亿元。但是大量长期使用后失效的废弃硅钼棒难以处理,造成严重的资源浪费以及环境污染。而硅钼棒中的Mo是一种广泛应用在钢铁冶金,石油化工等行业的稀有金属,全球Mo资源仅可供开采58.6年,所以Mo二次资源的利用非常重要。此外,MoSi~2~具有优异的高温抗氧化性能,其表面在高温环境下会生成一层致密连续的玻璃态SiO~2~氧化膜,并以此阻止氧气对基体材料的进一步侵蚀。总而言之,回收再利用含 Mo废料,有利于实现废弃硅钼棒的全物质再利用,从而有效推动"无废社会"的建设。基于以上的理念,他们提出以废弃硅钼棒为原料,通过放电等离子烧结技术在难熔金属Nb基体表面制备MoSi~2~抗氧化涂层,并发现烧结后获得的涂层致密无裂纹,与基体形成了很好的冶金结合。与商用MoSi~2~粉末制备的涂层相比,废弃硅钼棒制备的涂层在高温含氧环境下形成了厚度更薄,孔隙率更低的SiO~2~阻氧层,表现出更为优越的高温抗氧化性能。这一研究结果有望为高温陶瓷材料和腐蚀领域的研究人员和工程技术人员提供相关的参考,并为新型难熔金属表面高温抗氧化涂层的进一步发展提供理论支撑和技术支持。

图片描述图1. 废弃硅钼棒应用图解


相关论文以题为"Microstructural characterization and anti-oxidation properties of molybdenum disilicide coating on Niobium by spent MoSi~2~-based materials"发表在*Advanced Engineering Materials (DOI:10.1002/adem.202000691)上,博士生朱路 为第一作者,任宣儒王晓虹*老师为通讯作者。

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