▲聚焦離子束銑削顯微鏡中的樣品架，可用於製造透射電鏡研究使用的薄箔。
《自然?材料》6月11日出版的文章稱，瑞典查爾莫斯理工大學（Chalmers University of Technology）的研究人員諾辛?莫塔扎維（Nooshin Mortazavi）等在對合金高溫下的腐蝕行為研究中取得突破性發現。這將為製造耐腐蝕性更好的高級合金指明方向，進而對涉及合金應用的諸多技術產生重大影響。
合金的耐高溫和耐腐蝕性能是影響其應用（如燃料電池、航空材料等）的關鍵因素之一。在高溫下，合金可與環境產生劇烈反應，進而迅速導致其腐蝕失效。為了防止腐蝕，所有的高溫合金均會在其表面形成氧化保護膜。氧化膜通常由氧化鋁或氧化鉻構成。由於氧化膜在防止金屬高溫腐蝕時扮演著決定性角色，因此合金的高溫腐蝕研究主要集中於氧化膜——如何形成、高溫性能以及如何失效。
《自然?材料》刊載的這篇論文對高溫腐蝕研究領域中的兩個經典問題進行了解答。首先是合金中的微量添加劑[“活性元素（通常是釔和鋯）”]的作用，接著是水蒸氣的作用。查爾莫斯理工大學物理系材料研究員、論文第一作者莫塔扎維說：“在合金中加入活性元素可以顯著增強合金性能，但沒人能為此提供可靠的證明。此外，人們對於水蒸氣對合金的作用也知之甚少。我們的論文將有助於為大家解釋這些問題。”在論文中，查爾莫斯大學的研究人員們展示了兩種活性元素之間的關聯方式，證實了其對氧化鋁保護膜形成的促進和導向（內向）作用——導向作用又促進了水由環境向合金基體的轉移。在活性元素和水的協同作用下，快速生長的納米晶保護膜最終形成。查爾莫斯大學無機化學教授、高溫腐蝕能力中心（HTC）主任、論文合著者拉斯?貢納爾?喬納森（Lars Gunnar Johansson）認為，他們的論文挑戰了高溫腐蝕學中公認的“真理”，將為新合金製造開闢新天地。
研究人員們還提出了一種更為實用的方式來製造耐腐蝕合金。他們證實，活性元素粒子存在臨界尺寸：當超過一定尺寸後，活性元素顆粒反而會導致氧化膜產生裂紋，進而為腐蝕氣體接觸合金基體打開通道。因此，合理控制合金中活性元素顆粒的尺寸分佈，將提高氧化膜的保護性能。
編譯：雷鑫宇 審稿：alone
來源：http://h5.scimall.net.cn/register?from=xh005
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