Blocking effect in Nb-engineered high-entropy oxides with strengthened grain boundary corrosion resistance

腐蚀 晶界 材料科学 氧化物 吸附 冶金 热障涂层 陶瓷 井口 复合材料 氧化铌 化学工程 微观结构 有机化学 化学 工程类 石油工程
作者
Yun Xue,Xiaoqin Zhao,Zhenyu Bu,Yulong An,Meizhen Gao,Huidi Zhou,Jianmin Chen
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:457: 141346-141346 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.141346
摘要

Lanthanum-cerium oxide derived high-entropy ceramics have been verified to be promising thermal barrier coatings (TBCs) materials for the protection of hot-end components in high-performance aero-engines/gas turbines. However, the dissatisfactory hot corrosion resistance of TBCs to Na2SO4 + V2O5 molten salt from fuel exhaust is identified as a crucial bottleneck. Herein, a stabilization element Nb is introduced into typical high-entropy cerates to strengthen the corrosion resistance. When corroded, it favors an intermittent generation of spindle-shaped corrosion products at grain boundary and effectively blocks the further penetration of corrosion medium. Compared with other constituent elements, Nb in the as-designed material presents a weak adsorption energy (-0.43 eV) with the final reaction intermediate of corrosion medium (VO43-). It yields an anchoring effect to stabilize the pristine crystal structure. What’s more, the differential charge density of Ce is highly influenced by Nb, leading to a strong interaction with VO43-. With Ce tightly adsorbed around the corrosion products, it cooperatively hinders the further infiltration of molten salts. These findings provide an interesting insight into the rational design of superior corrosion-resistant high-entropy TBCs.
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