瑞典查尔姆斯理工大学 Lars-Gunnar Johansson 教授领导的研究团队对高温合金做了系统研究，解释了高温合金保护层形成的原理及其抗腐蚀的原因，并为提高合金性能提出了新的方法。

    研究人员首先对高温合金领域的两个经典问题做出了解释。①高温合金中普遍存在的“活性元素”（通常为钇和锆）的影响；②关于水蒸汽在防腐中的作用。研究人员还展示了这两种因素之间的联系，并演示了合金中的活性元素是如何促进氧化铝保护层生长的。他们认为，正是由于这些活性元素的存在，才导致了氧化铝防护层向内生长，从而促进了水蒸汽从周边环境向合金基底转移。活性元素和水之间的相互作用，又促进了亚稳态“杂乱”纳米氧化铝层的形成。

    研究人员还提出了一种制备更耐蚀合金的方法。实验表明，活性元素颗粒存在一个临界尺寸，当其超过这个尺寸时，活性元素颗粒会引起氧化膜保护层的开裂，从而使合金基材更多的暴露于腐蚀环境中，导致腐蚀加剧。这也意味着通过控制合金中活性元素颗粒的尺寸，可以获得一种更耐腐蚀的高温氧化膜保护层。

    该成果既可用于开发新的高温技术，也可用于提高现有合金的制备效率。例如，提高喷气式飞机发动机中的涡轮叶片的可承受温度，将为航空工业节约大量的燃料。或是能够生产出具有更优异性能的耐高温蒸汽管道，使生物质燃料发电厂大幅提升燃料的产热效率。腐蚀是高温材料开发的主要障碍之一，该研究为人们提供了开发耐高温腐蚀合金的新工具，为氧化物高温材料领域的研究开辟了新途径。

    相关研究工作发表在 Nature Materials（文章标题： Interplay of water and reactiveelements in oxidation of alumina-formingalloys）。

    资料来源：

    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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责任编辑：殷鹏飞

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