Ablation-resistant yttrium-modified high-entropy refractory metal silicide (NbMoTaW)Si2 coating for oxidizing environments up to 2100 °C

发布者:陈橙发布时间:2024-09-26浏览次数:11

难熔高熵合金(Refractory high-entropy alloys, RHEAs)在超高温下具有优异相稳定性和力学性能,近年来在火箭喷管、航空发动机、超音速飞行器前缘等超高温应用领域引起广泛关注,然而极端环境下(超过2000 °C)抗氧化性能不足极大限制了其应用。本团队提出一种高熵设计结合稀土改性策略,采用包埋渗法在NbMoTaW难熔高熵合金表面制备稀土Y改性高熵难熔金属硅化物(HERMS)涂层,开发的Y4-HERMS涂层实现2100 °C超高温近零烧蚀,该性能超越了现有高性能硅化物涂层。原位形成的高粘度且连续致密Si-Y-O氧化层,以及作为骨架结构的高熔点Y(Nb0.5Ta0.5)O4氧化物,发挥协同作用有效保护HERMS涂层免受进一步超高温烧蚀,突破了硅化物涂层因SiO2具挥发性而在超高温烧蚀下表现不佳的局限。密度泛函理论DFT计算表明,稀土Y的添加促进了SiO2形成,并强化Si-O键,提高SiO2粘度,从而增强氧化膜热稳定性。此外,稀土Y改性高熵难熔金属硅化物还有效阻碍了O元素向金属硅化物层的扩散,显著提升其抗烧蚀能力。本工作为开发超高温环境热防护材料提供了新思路。Mater. Today, 2024. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.08.012