高熵稀土氧化物热障涂层材料研究进展

张晓东，梁逸帆，宋艺，王昊，王铀 （哈尔滨工业大学材料科学与工程学院）

摘要：热障涂层（Thermal barrier coating,TBC）材料在航空发动机和燃气轮机的热防护中具有保护高温合金基底免受氧化及腐蚀，并降低高温合金的工作温度的重要作用。新型热障涂层材料中存在许多高熵稀土氧化物，能够实现比单一主成分稀土氧化物更优异的热学、力学、高温相稳定性以及抗烧结、耐腐蚀等性能。但是目前对高熵稀土氧化物的研究仍然停留在初步阶段，其中稀土元素对材料性能的作用尚未完全明确，且没有形成统一标准。简要概述了热障涂层的基本结构，并重点总结了高熵锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐和铌酸盐等５种高熵稀土酸盐的晶体结构、热物理性能与力学性能。对比分析了其与相应的单一组分稀土酸盐的差异，并探讨了影响其性能优劣的多种因素。相比于单一组分稀土氧化物，高熵稀土氧化物的热导率、热膨胀系数和相稳定性均有明显改善。最后，展望了未来高熵稀土热障涂层的发展方向。

关键词：热障涂层； 高熵； 稀土氧化物； 热膨胀系数； 热导率