汇报提纲
01研究需求背景
02研究发展现状
目录03创新性思想
CONTENTS04涂层设计制备
05研究结果
06研究意义
研究需求背景
?镍基高温合金是目前航空发动机、燃气轮机关键热端部件（如叶片）首选材料之一。
?服役过程中高温氧化腐蚀加速热端部件性能退化，严重威胁发动机服役寿命与可靠性。
?高温热防护涂层是提高热端部件服役寿命的有效策略，目前已成为航空发动机领域前沿研究热点之一。
图1.航空发动机图2.高温氧化腐蚀
国内外研究现状-热障涂层
?热障涂层防护原理：是沉积在发动机热端部件表面的一种隔热和防护的陶瓷材料。
?材料研究进展：氧化钇稳定氧化锆(YSZ)→稀土氧化物掺杂氧化锆(RSZ)→稀土铝酸盐化合物(RMA)。
?结构设计策略：传统单陶瓷层结构→双陶瓷层结构→多陶瓷层结构→梯度陶瓷层结构。
?多层结构热障涂层不易调控层与层之间的热膨胀系数匹配关系。梯度结构的喷涂粉末调配复杂繁琐。
?高性能涂层发展：双陶瓷层结构的稀土铝酸盐涂层更能满足超高温苛刻环境关键热端部件的防护需求。
abc
LMA
YSZ
NiCoCrAlY
(a)YSZ陶瓷层(b)RSZ陶瓷层(c)LMA/YSZ双陶瓷层结构设计示意图
国内外研究现状-瓶颈难题
?大气等离子喷涂（APS）陶瓷层固有孔洞与裂纹，成为氧气内扩散通道，加速元素扩散和TGO层生长。
?陶瓷涂层相变或晶化反应导致涂层产生微裂纹，破坏了涂层阻隔效应，加速氧气内扩散。
?相变或晶化反应所诱发的高应力和TGO层高热应力的叠加作用，导致涂层体系结构失稳与断裂失效。
YSZ
NiCoCrAlY
大气等离子喷涂造成的孔洞与裂纹LMA晶化反应产生的纵向裂纹TGO层生长引发的涂层断裂失效
如何有效抑制TGO快速生长+实现涂层组织/界面应力精准调控是热障涂层领域亟待解决的共性科学难题之一
创新性思想
?创新性提出表面镀铝延寿设计策略，采用电弧离子镀技术，在双陶瓷涂层表面沉积一层金属Al层。
?高温服役过程中，利用铝内渗修复组织缺陷，有效延迟微裂纹的萌生与扩展。
?原位反应生成AlO，有效抑制或延迟氧内扩散速率，延迟界面TGO层生长与元素扩散。
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系统阐述铝镀层所
重点分析高温氧化
主导的界面TGO生长、
过程中镀铝LMA双陶瓷
元素外扩散、热生长应
热障涂层的界面TGO形