導(dǎo)讀：為了構(gòu)建晶格畸變等微觀結(jié)構(gòu)對高熵稀土二硅酸鹽陶瓷耐CMAS腐蝕性能的影響，本文采用固相反應(yīng)法制備了高熵稀土二硅酸鹽陶瓷材料：(Y_0.25Sc_0.25Er_0.25Yb_0.25)₂Si₂O₇(RESO1), (Y_0.2Sc_0.2Er_0.2Yb_0.2Lu_0.2)₂Si₂O₇(RESO2) 和 (Y_0.2Sc_0.2Er_0.2Yb_0.2Gd_0.2)₂Si₂O₇(RESO3)。RESO3陶瓷具有最大的晶格畸變，增強(qiáng)了遲滯擴(kuò)散效應(yīng)，從而抑制了Ca²⁺離子對陶瓷晶粒的侵蝕。因此RESO3樣品具有最佳的耐腐蝕能力，在1300℃腐蝕48h后，反應(yīng)層僅為18.36 μm。在1500℃腐蝕48h后，樣品依然有殘余熔鹽的剩余，表現(xiàn)出最佳的抵抗CMAS腐蝕的能力。

SiC纖維增強(qiáng)SiC陶瓷基復(fù)合材料（SiC-CMCs）具有優(yōu)異的熱學(xué)和力學(xué)性能，有望成為先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端構(gòu)件的新一代材料。然而SiC-CMCs易受高溫水氧和熔融CMAS腐蝕。因此，引入環(huán)境障涂層（EBCs）對其進(jìn)行保護(hù)是至關(guān)重要的。高熵稀土二硅酸鹽具有與SiC-CMCs相匹配的熱膨脹系數(shù)，較低的熱導(dǎo)率以及良好的損傷容限，是極具潛力的EBCs候選材料。目前，對于其耐腐蝕能力的研究，往往歸因于活性稀土元素（如Gd、Y）易生成磷灰石產(chǎn)物阻擋層，進(jìn)而抑制CMAS腐蝕進(jìn)行。然而，高熵陶瓷中的晶格畸變效應(yīng)影響陶瓷與CMAS的反應(yīng)-析出過程。為了進(jìn)一步改善高熵稀土二硅酸鹽的耐CMAS腐蝕能力，構(gòu)建微結(jié)構(gòu)與耐腐蝕能力的關(guān)系是必要的。

沈陽工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王占杰團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了三種不同的高熵稀土二硅酸鹽陶瓷體系，并探究了晶格畸變與耐CMAS腐蝕行為的關(guān)系。結(jié)果表明：在1300℃腐蝕時(shí)，較大晶格畸變能抑制陶瓷與CMAS的反應(yīng)-析出過程，減緩Ca²⁺對陶瓷的侵蝕。RESO3樣品具有最大的晶格畸變，導(dǎo)致良好的耐腐蝕能力。在1500℃腐蝕時(shí)，其耐腐蝕能力不僅與陶瓷的晶格畸變相關(guān)，而且與其等效離子半徑大小有關(guān)。隨著反應(yīng)溫度的提高，CMAS熔體活性增強(qiáng)，熔體會(huì)沿著晶界滲透，而RESO3樣品具有最大的等效離子半徑會(huì)較快的生成反應(yīng)產(chǎn)物，降低殘余CMAS熔體活性，從而抑制后續(xù)的腐蝕過程。相關(guān)研究結(jié)果以題為“Investigation on the relation of microstructures and CMAS corrosion resistance of high entropy RE disilicates”發(fā)表在國際腐蝕領(lǐng)域頂刊Corrosion Science上。材料學(xué)院碩士研究生肖國政為第一作者，王超副教授和吳玉勝教授為本文的共同通訊作者，本校功能材料專業(yè)本科生沈琪雨同學(xué)參與了本文的研究工作。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111727

圖1 陶瓷的微結(jié)構(gòu)與表征：(a-c) (xRE_1/x)₂Si₂O₇陶瓷的SEM圖及EDS元素圖譜；(d) (xRE_1/x)₂Si₂O₇陶瓷的XRD圖譜；(e) (xRE_1/x)₂Si₂O₇陶瓷的XRD精修；(f) (xRE_1/x)₂Si₂O₇陶瓷的晶格畸變度；(g) β相結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2陶瓷耐腐蝕性能：(a-f) (xRE_1/x)₂Si₂O₇陶瓷1300 ℃-48 h腐蝕表面及截面圖；(g)和(h) 在1300 ℃下經(jīng)CMAS腐蝕48 h后的XRD圖譜及反應(yīng)層厚度與單主元厚度對比圖；(a’-i’) (xRE_1/x)₂Si₂O₇陶瓷1500 ℃腐蝕截面圖；(j’) 在1500 ℃下經(jīng)CMAS腐蝕2 h后的XRD圖譜；(k’)稀土元素腐蝕截面出各相中的含量變化曲線。

圖3環(huán)硅酸鹽相和磷灰石相的晶體結(jié)構(gòu)示意圖