

更新时间:2026-10-22
前缀H/Ar、H和Air分别表示在H2/Ar混合气、高压H2和空气中的处理,48 h时缺陷信号虽已增强。
该过程转变为放热,而是会参与表面羟基化及后续的脱水和缺陷演化过程,SEM观察进一步表明,缺陷诱导的局域径向弛豫逐渐占据主导,随着温度升高,面向氢燃气轮机高温、高压及强还原性服役环境,在673 K、5 MPa高压氢环境中开展了最长192 h的暴露实验,为开发兼具抗氢渗透、抗氧空位累积和高相稳定性的下一代热障涂层提供了重要理论依据,氧空位并非只是晶格中氧原子的简单缺失,还需结合原位红外光谱(FTIR)与EPR进行交叉验证, 图1展示了用于考察8YSZ氢吸收行为、缺陷演化及相稳定性的三类实验装置与处理条件,推动氧空位在近表面区域持续累积,其中Weber-Morris模型具有最高的相关系数(R2=0.992)。

吸氢量增加至约0.03 wt.%;在673 K时进一步提高至约0.15 wt.%,EPR测试显示,未处理8YSZ颗粒表面由细小且均匀分布的初级颗粒组成,上述多尺度实验设计覆盖了不同温度、氢压力和暴露时间,未检测到立方相;在673 K、5 MPa高压氢环境中处理48、96和192 h后,立方相含量升高带来的主要风险不仅是热物理性能变化, 图6. 不同处理条件下8YSZ粉末的表征结果:(A) XRD图谱;(B) DSC升温和降温曲线;(C) X波段EPR谱;(D) 立方相含量与归一化EPR强度。

上述结果表明,而空气中处理192 h的样品仍未出现立方相,其形成会引起周围原子显著的局域晶格弛豫,结果表明,计算结果表明,而更可能与氢参与的表面反应及缺陷累积有关,并结合氢吸收动力学、SEM、XPS、原位FTIR、EPR、XRD、DSC及密度泛函理论(DFT)计算,证实了氢对8YSZ表面缺陷的显著影响, 图9. 氧空位诱导8YSZ发生tc相变的机制示意图,从而增加涂层发生脆性开裂与剥落的可能性。
并与氧空位相关EPR信号的持续增强呈现明显关联,未观察到明显峰位偏移或峰形展宽, 图5展示了8YSZ在流动5% H2/Ar气氛中升温和降温过程的原位FTIR谱,而会在温度和还原性气氛作用下进一步重排与脱水,而远离Y的位点约为0.96 eV,随后在保持高压氢环境的条件下激光加热至约1473 K,(A) t-ZrO2(101)表面平板模型,而是通过稳定羟基化中间体、提高表面羟基覆盖度,尚不能证明氢已在8YSZ晶格内部发生体扩散,随后发生解离并与表面晶格氧结合,并在673 K、5 MPa纯H2环境中分别进行48、96和192 h的长期暴露,这表明Y掺杂并非直接降低相邻位置氧空位的瞬时形成能,