新型热障涂层在先进航空发动机中的应用研究进展

田伟, 郭会明, 刘砚飞（中国航发四川燃气涡轮研究院）

摘要：先进航空发动机热端部件的工作温度越来越高，服役环境更加苛刻，传统热障涂层无法满足使用要求，需研制耐温能力更强、综合性能更优的新型热障涂层。本文系统分析了先进航空发动机对新型热障涂层材料成分、制备工艺和组织结构方面的应用需求，阐述了大气等离子喷涂（APS）稀土掺杂ZrO2、电子束物理气相沉积（EBPVD）稀土锆酸盐和等离子物理气相沉积（PS-PVD）高熵陶瓷三种新型热障涂层的应用研究进展。相比于双层结构的传统YSZ 热障，基于稀土掺杂ZrO2、稀土锆酸盐或高熵陶瓷等材料体系的新型热障涂层，具有更低的热导率、更强的抗热冲击能力和更优异的耐CMAS 腐蚀性能，通过与APS、EB-PVD 及PS-PVD 等工艺深度结合，使其使用性能大幅提升，可应用于浮动瓦片和涡轮叶片等热端部件。随着新材料、新结构和新工艺的不断突破，新型热障涂层必将为下一代航空发动机突破温度极限、实现更高效率与更高可靠性提供支撑。

关键词：航空发动机；新型热障涂层；稀土掺杂ZrO2；稀土锆酸盐；高熵陶瓷