低能自放热反应快速制备三维多孔Cu-Al-Si化合及其腐蚀行为研究

Journal of Alloys and Compounds

  随着环保意识的不断增强，在石油化工、洁净煤化工、气体净化等领域对实现不同流体的液-固、气-固过滤分离的要求也越来越高，材料的服役环境也越来越复杂。高温气体净化过程通常是在高温高压的复杂环境中进行，这种应用背景下要求气体过滤净化设备具有良好的耐高温持久性与适应复杂环境变化的优异力学性能。同样在固-液分离过程中，材料经常要在酸碱溶液等恶劣的环境下服役，因此，抗腐蚀性能在使用过程中也至为重要。多孔金属间化合物由于其特有的共价键和结合键共存，因而具有多孔金属和材料共同的优点，例如金属材料的光泽性、较高的强度和硬度以及陶瓷的耐高温、抗氧化和耐腐蚀性能，可以在高温等极端恶劣的环境下使用。

 目前，多孔CuAl金属间化合物的研究主要集中在孔隙率的提升、孔隙形貌的控制、IMC界面生长机制等方面。但对第三组元的添加，优化Cu-Al体系的性能的有关探究却很少。有研究表明，适量添加第三元素（Si、Cr和Mo）可以提高Al基合金的高温抗氧化性和耐蚀性。

 本研究中，多孔Cu-Al金属间化合物采用高效的 TE 反应合成以保持样品的原始形状，详细探究了Si合金化对多孔Cu-Al-Si样品中复入热爆反应过程、微观结构、力学性能和抗氧化/抗腐蚀性能的影响。深入分析了Cu-Al-Si金属间化合物的抗氧化机理，以促进对含Al金属间化合物抗氧化性能的理解。相关研究结果以题为“Rapid fabrication and corrosion behavior of 3D-porous Cu-Al-Si compounds via low-energy self-exothermic reaction”发表在Journal of Alloys and Compounds (JCR Q1, Top, IF=5.8)上。

Fig. 1 Stress-strain curve: (a) Cu-Al, (b) Cu-Al-Si.

Fig. 2 FE-SEM and EDS images of oxidation product at 800 ℃: (a-b) Cu-Al; EDS spectra of Cu, Al, and O in (b1-b3), (c-d) Cu-Al-Si, EDS spectra of Cu, Al, O and Si in (d1-d4).

Fig. 3 (a) Open-circuit potential curve of the sample, (b) Nyquist diagram of the sample.

作者：庞紫璇¹，商智超¹，徐雪薇，郭玮佳，汤博文，Farid Akhtar，张保敬，王建忠，蔡小平^*，冯培忠^*

链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838824037861

DOI：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.177198

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