熱障涂層體系典型黏結(jié)層的抗熱腐蝕性能*

陽穎飛，任 盼，鮑澤斌，鄧春明，李 衛(wèi)

（1.暨南大學(xué)先進(jìn)耐磨蝕及功能材料研究院，廣州 510632；2.中國科學(xué)院金屬研究所，沈陽 110016；3.廣東省新材料研究所現(xiàn)代材料表面工程技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，廣州 510650；4.廣東省現(xiàn)代表面工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、使用環(huán)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(jié)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(jié)構(gòu)，通常為高溫力學(xué)性能優(yōu)異的高溫合金。金屬黏結(jié)層的作用為保護(hù)基體免受環(huán)境中的氧化及腐蝕性氣氛侵蝕，因而黏結(jié)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(huán)境中，黏結(jié)層發(fā)生氧化，生成熱生長氧化物層，阻止環(huán)境中的氧化性氣氛進(jìn)一步侵入涂層及基體。陶瓷隔熱層的導(dǎo)熱系數(shù)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(fā)展自20世紀(jì)50年代開始，最先使用的熱障涂層是使用在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)上的搪瓷涂層[5]。19世紀(jì)60年代，由火焰噴涂的陶瓷隔熱層與NiAl 黏結(jié)層開始在商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)上得到應(yīng)用[6]。19世紀(jì)80年代，氧化釔部分穩(wěn)定的氧化鋯成為陶瓷隔熱層研究的熱點(diǎn)材料，其表現(xiàn)出的優(yōu)異隔熱性能以及熱穩(wěn)定性極大地推動(dòng)了熱障涂層的發(fā)展。為了進(jìn)一步提高熱障涂層的隔熱效率，研究者相繼開發(fā)了多種體系的低熱導(dǎo)率陶瓷隔熱材料，如雙層結(jié)構(gòu)的La2O3-ZrO2CeO2(LZC)/YSZ陶瓷隔熱層[7]、高熵陶瓷[8]、多孔泡沫陶瓷[9]等。……