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Oral Presentation(Ti, Nb)2AlC 固溶 MAX 相涂层高温水蒸气及盐雾腐蚀研究
编号：148 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-10 15:15:06 浏览：73次

2024-05-12 09:00

15min

[I1] 论坛8：腐蚀与防护技术A [I1-1] 论坛8A上午

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摘要
MAX 相是一大类热力学稳定，具有密排六方结构的层状高性能陶瓷材料，
兼具金属和陶瓷的优异性能，在空天、海洋、核能等极端使役环境具有广阔应用
前景。Ti2AlC 作为一种典型的 Ti 基 MAX 相，因具有较好的高温自愈合性、抗
氧化性和盐雾腐蚀性在涉海航空发动机、事故容错燃料等领域备受关注。抑制非
保护氧化膜的产生是解决 Ti2AlC 在高温环境应用的关键问题。提高 Al 含量有利
于促进 Al2O3形成，减少腐蚀介质的向内扩散，提高涂层的使用寿命。但超过一
定的化学计量比会导致 Ti2AlC 难以成相。同时与块体材料相比，涂层中 Al 含量
有限，导致 Al2O3形成困难。高价 Nb 5+取代低价 Ti4+可以降低氧空位的形成，抑
制 TiO2的生长。因此，本研究采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）复合直流磁
控溅射（DCMS）技术低温沉积，结合后续退火热处理两步法制备了结构致密、
膜基结合性能优异的 Ti2AlC 和(Ti, Nb)2AlC 固溶体涂层，在此基础上探究了(Ti,
Nb)2AlC 固溶 MAX 相涂层抗高温水蒸气和盐雾腐蚀性能。由于 Nb 5+取代 Ti4+可
以抑制 TiO2 氧空位的形成以及 Ti 的向上扩散，在 750 ℃和 1000 ℃水蒸气环境
下，Nb 固溶显著减少了 Ti2AlC 腐蚀层厚度并且抑制了 TiO2 的生长。而且在
1000 ℃下涂层表面生成了连续的 Al2O3，腐蚀层厚度为 Ti2AlC 的 1/6，Nb 固溶
有利于改善 Ti2AlC 的抗高温水蒸汽腐蚀性能。750 ℃盐雾环境下，Nb 固溶并未
改善 Ti2AlC 的盐雾腐蚀性能，其中(Ti, Nb)2AlC 的腐蚀层厚度为 Ti2AlC 的 1.5
倍，NaNbO3为主要腐蚀产物，这表明在盐雾环境中促进了 Nb 直接与 NaCl 发生
反应，疏松的腐蚀产物打开了扩散路径，加速了腐蚀介质的向内渗透。上述结果
为固溶 MAX 相涂层在不同工况下的应用提供了新思路。
关键词
MAX 相；固溶体；腐蚀；NaNbO3
报告人
张 安峰
中国科学院宁波材料技术与工程研究所

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第十四届全国青年表面工程学术会议

2024年05月10日~12日 China · 宁波市

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