Sm2Zr2O7基熱障涂層材料研究現狀*

謝 敏，劉 洋，李瑞一，裴 訓，宋希文，安勝利

（內蒙古科技大學，包頭 014010）

隨著航空發動機不斷向更高推重比發展，先進發動機的渦輪前進口溫度已經達到了1950～2350K[1]，不斷挑戰高溫耐熱合金的承受能力。要解決這一問題，不僅需要采用氣孔膜冷卻技術對基體表面降溫，還應在高溫合金葉片表面制備一層隔熱層來降低合金葉片的表面溫度，以延長熱端部件的高溫服役壽命[2]。熱障涂層是利用大氣等離子噴涂（Atmospheric plasma spraying,APS)或電子束物理氣相沉積（Electron beam physical vapor deposition,EBPVD）等先進制造技術將耐高溫、低熱導陶瓷材料涂覆在基體上的保護涂層，它能有效阻止外部環境熱量向基體金屬的傳遞，起到隔熱、抗高溫氧化、耐腐蝕和磨損等保護作用，提高航空發動機渦輪葉片、封嚴環、燃燒室及冷卻流道等關鍵熱端合金部件的服役溫度，延長其使用壽命[3-4]。

熱障涂層必須通過黏結層與金屬基底結合，黏結層材料一般為MCrAlYX（M=Ni和/或Co,X=Hf,Ta,Si等）或者擴散型的Pt/Ni-Al涂層，厚度為50～150μm。黏結層可以有效改善基體與陶瓷層熱物理、力學性能之間的不匹配性，同時生成的氧化膜能提高基體合金的抗氧化性和耐腐蝕性能[5-6]。為滿足服役要求，熱障涂層主要有雙（多）層、功能梯度、復合涂層3種結構形式[7-10]。目前，較為廣泛的熱障涂層結構以氧化釔穩定氧化鋯陶瓷層為首的雙層結構最為典型。功能梯度熱障涂層是將黏結層材料和陶瓷層混合，實現成分和結構的連續梯度變化，消除涂層與黏結層這兩種材料的界面，從而得到功能隨組成漸變且不易剝落的非均質材料，如圖1（a）所示。……