PPMG近期论文速递

课题组博士生赵泓旭在一区期刊《Corrosion Science》上发表论文《Novel insights into the water vapor accelerated degradation mechanism of zirconium-based TBCs for hydrogen gas turbines》。在氢气涡轮机中应用的热障涂层（TBCs）面临高温环境下水蒸气腐蚀这一关键挑战。然而，直接暴露于高温水蒸气环境中的陶瓷表层涂层降解机制仍不明确。本研究发现，具有羽毛状结构的YSZ涂层降解存在深度和温度依赖性，并可能因水蒸气作用而加速。通过中子衍射与X射线衍射检测深度差异，揭示了由氧空位梯度驱动的贯穿厚度方向非均匀相变特征。同时，由于水蒸气中解离的羟基团扩散和反应，整个涂层深度均出现加速烧结现象，这一过程通过计算分析得以阐明。此外，直接证实了导致YSZ涂层高温严重降解的扩散机制转变。相比之下，（Gd0.9Yb0.1）2Zr2O7（GYbZ）和新型高熵（Gd0.2Dy0.2Ho0.2Tm0.2Yb0.2）2Zr2O7（GDHTY）涂层展现出优异的相/化学稳定性及增强的烧结抗性，证明其可作为YSZ在氢气涡轮机中的替代材料。

课题组博士生邓鹏在一区期刊《Corrosion Science》上发表论文《Thermo-mechanical coupling effects on the high-temperature oxidation behavior of a NiCrAlY-coated single-crystal superalloy》。MCrAlY涂层能有效保护涡轮叶片免受高温氧化和腐蚀。然而，服役过程中不可避免的热机械耦合作用会显著影响涂层的抗氧化性能，其内在作用机制尚不明确。本研究通过对比施加与未施加热机械耦合条件下的镍基单晶超合金体系与NiCrAlY涂层，揭示了氧化行为的差异。实验结果表明：施加应力的试样表面氧化层形态与未施加应力试样存在显著差异。热机械耦合作用会促进更厚但防护性较差的尖晶石氧化物形成，同时导致保护性氧化铝层变薄。值得注意的是，富钨钇的Y2WO6氧化物仅在施加热机械耦合的试样表面被检测到。该耦合作用不仅加剧了NiCrAlY涂层内部的氧化/氮化反应，还削弱了氧化层的保护能力。