等離子體輔助電子束物理氣相沉積制備熱防護(hù)涂層

彭 徽，郭洪波，宮聲凱，徐惠彬

（北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191）

彭 徽

講師，主要從事電子束物理氣相沉積技術(shù)研究。近年來承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項目1項，并參與多項973、863及預(yù)研課題。已發(fā)表論文20余篇，授權(quán)國家發(fā)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(shù)，即通過磁偏轉(zhuǎn)使得高能電子束轟擊靶材表面，使材料快速熔化和蒸發(fā)并在基體沉積成膜。EB-PVD技術(shù)具有蒸發(fā)速率高、可實現(xiàn)多元靶材共蒸發(fā)、真空條件下材料污染小等優(yōu)點，是制備高質(zhì)量薄膜、涂層以及薄板的重要手段。近年來隨著先進(jìn)航空發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，采用EB-PVD技術(shù)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(guān)注。例如，國內(nèi)研究機構(gòu)包括北京航空航天大學(xué)[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(shù)研究，并通過將制備工藝與材料技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了、等新型熱障涂層材料和新型多層結(jié)構(gòu)熱障涂層[6-7]；哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用EB-PVD技術(shù)成功研制出了TiAl、Ni基合金以及復(fù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)區(qū)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。……