熱障涂層體系典型黏結層的抗熱腐蝕性能*

陽穎飛，任 盼，鮑澤斌，鄧春明，李 衛

（1.暨南大學先進耐磨蝕及功能材料研究院，廣州 510632；2.中國科學院金屬研究所，沈陽 110016；3.廣東省新材料研究所現代材料表面工程技術國家工程實驗室，廣州 510650；4.廣東省現代表面工程技術重點實驗室，廣州 510650）

熱障涂層（Thermal Barrier Coatings，TBCs）是所有工程材料涂層體系中結構最為復雜、使用環境最為苛刻的涂層體系之一[1]。熱障涂層通常由合金基體、金屬黏結層、熱生長氧化物以及陶瓷隔熱層組成[2-3]。其中合金基體為主要的受力結構，通常為高溫力學性能優異的高溫合金。金屬黏結層的作用為保護基體免受環境中的氧化及腐蝕性氣氛侵蝕，因而黏結層中含有高濃度的抗氧化和/或抗腐蝕性元素，如Al、Cr 等[4]。在高溫氧化性服役環境中，黏結層發生氧化，生成熱生長氧化物層，阻止環境中的氧化性氣氛進一步侵入涂層及基體。陶瓷隔熱層的導熱系數較低，其目的為降低合金表面的溫度，從而延長高溫部件的使用壽命。

熱障涂層的發展自20世紀50年代開始，最先使用的熱障涂層是使用在軍用發動機上的搪瓷涂層[5]。19世紀60年代，由火焰噴涂的陶瓷隔熱層與NiAl 黏結層開始在商用航空發動機上得到應用[6]。19世紀80年代，氧化釔部分穩定的氧化鋯成為陶瓷隔熱層研究的熱點材料，其表現出的優異隔熱性能以及熱穩定性極大地推動了熱障涂層的發展。為了進一步提高熱障涂層的隔熱效率，研究者相繼開發了多種體系的低熱導率陶瓷隔熱材料，如雙層結構的La2O3-ZrO2CeO2(LZC)/YSZ陶瓷隔熱層[7]、高熵陶瓷[8]、多孔泡沫陶瓷[9]等。……