瑞典查爾姆斯理工大學 Lars-Gunnar Johansson 教授領導的研究團隊對高溫合金做了系統研究，解釋了高溫合金保護層形成的原理及其抗腐蝕的原因，并為提高合金性能提出了新的方法。

    研究人員首先對高溫合金領域的兩個經典問題做出了解釋。①高溫合金中普遍存在的“活性元素”（通常為釔和鋯）的影響；②關于水蒸汽在防腐中的作用。研究人員還展示了這兩種因素之間的聯系，并演示了合金中的活性元素是如何促進氧化鋁保護層生長的。他們認為，正是由于這些活性元素的存在，才導致了氧化鋁防護層向內生長，從而促進了水蒸汽從周邊環境向合金基底轉移。活性元素和水之間的相互作用，又促進了亞穩態“雜亂”納米氧化鋁層的形成。

    研究人員還提出了一種制備更耐蝕合金的方法。實驗表明，活性元素顆粒存在一個臨界尺寸，當其超過這個尺寸時，活性元素顆粒會引起氧化膜保護層的開裂，從而使合金基材更多的暴露于腐蝕環境中，導致腐蝕加劇。這也意味著通過控制合金中活性元素顆粒的尺寸，可以獲得一種更耐腐蝕的高溫氧化膜保護層。

    該成果既可用于開發新的高溫技術，也可用于提高現有合金的制備效率。例如，提高噴氣式飛機發動機中的渦輪葉片的可承受溫度，將為航空工業節約大量的燃料。或是能夠生產出具有更優異性能的耐高溫蒸汽管道，使生物質燃料發電廠大幅提升燃料的產熱效率。腐蝕是高溫材料開發的主要障礙之一，該研究為人們提供了開發耐高溫腐蝕合金的新工具，為氧化物高溫材料領域的研究開辟了新途徑。

    相關研究工作發表在 Nature Materials（文章標題： Interplay of water and reactiveelements in oxidation of alumina-formingalloys）。

    資料來源：

    Superior alloys could be possible, thanksto ground-breaking research

https://www.chalmers.se/en/departments/physics/news/Pages/Ground-breaking-discoveries-could-create-tougher-alloys-with-many-applications.aspx

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責任編輯：殷鵬飛

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