东京科学大学 如扫描电子显微镜图像和x光衍射峰所证明的，硅化镱中的氧化过程很大程度上取决于环境中的空气量
学分:东京科学大学井上良 飞机上广泛使用的航空燃气涡轮发动机的某些部分的温度通常会达到1200摄氏度以上
不用说，在如此恶劣的环境中使用的任何材料都必须是耐用的，能够胜任任务
由碳化硅制成的陶瓷基复合材料作为燃气涡轮发动机的候选材料，最近引起了人们的兴趣
然而，这些材料需要耐热涂层来防止碳化硅的氧化和随后二氧化硅的蒸发，这是一个导致材料体积减少的过程，并因此导致结构缺陷，例如大的裂纹或最顶层剥落
不幸的是，现有的涂层不能完全防止氧化成二氧化硅，因为氧可以通过这些层中的微小裂纹或通过简单的扩散渗透
为了解决这个问题，一些科学家已经集中于使用硅化镱(镱-硅)作为涂层材料，因为镱-硅可以达到高熔点，并且它们的氧化物主要是镱-硅酸盐，其作为氧化物层保持附着并且不容易蒸发
然而，在空气或水蒸气环境中，这些材料在高温下发生的基本现象却知之甚少
在最近发表在《金属间化合物》杂志上的一项研究中，一组科学家——包括来自东京科学大学的初级副教授井上良、助理教授小井田洋和教授，以及来自日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的高级研究员青木拓哉——着手了解镱硅中的氧化机制
他们进行了各种实验，以深入了解不同的镱硅涂层在三种气氛(空气、水蒸气和两者的混合物)下的高温氧化行为(和降解)
为飞机燃气涡轮发动机的高温部件寻找安全持久的耐热材料是制造更好飞机的关键
功劳:罗伯特·拜拜 通过x光衍射分析、能量色散光谱和扫描电子显微镜，科学家们能够准确地观察和量化热暴露试验前后镱硅样品的形态和组成
主要发现之一是镱硅比是决定材料氧化行为的主要因素；由于硅化物中镱的优先氧化，镱的氧化程度大于镱
此外，在更多富含水蒸气的大气中，氧化物的量显著减少
最重要的是，研究人员探索了镱含量影响二氧化硅形成的机制
“在蒸汽中热暴露两种硅化物后，我们在Yb5Si3中发现了二氧化硅，而硅实际上仍然存在于Yb3Si5中，”Dr
领导这项研究的井上
“我们的分析表明，二氧化硅在Yb3Si5中的生长受到抑制，因为二氧化硅参与了形成YB-硅酸盐的反应，并且是这些反应的限制因素，”他补充道
虽然导致各种镱硅酸盐形成的确切中间反应尚未完全了解，但研究小组提出了两种高度可能的反应途径
这可能会通过未来更详细的表征技术的研究得到澄清
总之，这项研究对镱硅氧化过程中发生的情况提供了有意义的见解，这将有助于航空燃气涡轮发动机保护涂层的发展
“如果能够实现能够承受更恶劣环境的涂层，发动机零件将变得更耐热，这自然会导致更高的发动机效率，”Dr
井上
希望涂层技术的进一步发展将降低空中运输成本和燃料消耗，使飞行更便宜，对环境的危害更小
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