等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備熱防護涂層

彭 徽，郭洪波，宮聲凱，徐惠彬

（北京航空航天大學材料科學與工程學院，北京 100191）

彭 徽

講師，主要從事電子束物理氣相沉積技術研究。近年來承擔國家自然科學基金項目1項，并參與多項973、863及預研課題。已發表論文20余篇，授權國家發明專利6項。

電子束物理氣相沉積（Electron Beam-Physical Vapor Deposition，EBPVD）是利用電子束作為熱源的一種真空涂層制備技術，即通過磁偏轉使得高能電子束轟擊靶材表面，使材料快速熔化和蒸發并在基體沉積成膜。EB-PVD技術具有蒸發速率高、可實現多元靶材共蒸發、真空條件下材料污染小等優點，是制備高質量薄膜、涂層以及薄板的重要手段。近年來隨著先進航空發動機技術的發展，采用EB-PVD技術制備熱端部件抗氧化、抗腐蝕及耐磨損涂層受到了廣泛的關注。例如，國內研究機構包括北京航空航天大學[1]、北京航空材料研究院[2]以及北京航空制造工程研究所[3]等率先開展了熱障涂層制備技術研究，并通過將制備工藝與材料技術相結合，開發出了、等新型熱障涂層材料和新型多層結構熱障涂層[6-7]；哈爾濱工業大學采用EB-PVD技術成功研制出了TiAl、Ni基合金以及復合材料薄板[8-9]；此外，采用EB-PVD制備功能材料薄膜，如SiC[12]、等均已有大量報道。

EB-PVD涂層的生長過程及微觀結構主要受到基板溫度、沉積速率以及沉積粒子能量的影響。由Movchan提出的結構區域模型（Structure Zone Model，SZM）可知，提高成膜時的基板溫度有利于提高涂層的致密性[14]。但基板材料受其自身熔點限制（如鋁合金、鈦合金等）不能承受過高的溫度。……