田伟，何爱杰，钟燕，牟仁德，张甲

(1.中国燃气涡轮研究院，成都610500；2.北京航空材料研究院，北京100095；3.中国科学院金属研究所，沈阳110016)

高推重比发动机热障涂层应用现状分析

田伟1，何爱杰1，钟燕1，牟仁德2，张甲3

(1.中国燃气涡轮研究院，成都610500；2.北京航空材料研究院，北京100095；3.中国科学院金属研究所，沈阳110016)

介绍了热障涂层(TBC)的主要材料和制备工艺，分析了TBC在国内外航空发动机中的典型应用实例。目前工程应用的TBC多为由金属底层和陶瓷面层组成的双层结构，金属底层采用MCrAlY包覆型涂层或Pt-Al(或Al)渗层，陶瓷面层采用YSZ涂层。美国的航空发动机中，体积较大的静子零件多采用VPS MCrAlY底层+APS YSZ面层的TBC，体积较小的转动零件主要采用Pt-Al渗层(或EB-PVD MCrAlY)+EB-PVD YSZ面层的TBC。我国的航空发动机中，燃烧室浮动瓦片和高压涡轮导叶等零件采用了TBC，其主要技术难点在于涂层的厚度均匀性控制、表面粗糙度控制以及涂层对气膜孔影响的控制等方面。

航空发动机；热障涂层；涡轮叶片；浮动瓦片；材料工艺；应用研究；高推重比

1　引言

热障涂层(TBC)在先进航空发动机中具有广泛的应用需求，主要用于燃烧室火焰筒、涡轮叶片、尾喷管等与高温燃气直接接触的热端部件。TBC可显著降低热端部件基体材料的工作温度，具有防止高温氧化/腐蚀、延长零件寿命、提高发动机性能等重要作用[1-3]。TBC的研究源于20世纪40年代末期，60年代美国航空航天局首先将TBC成功用于火箭飞机的喷火管，70年代TBC开始用于美国J75航空发动机的涡轮叶片。自此，TBC技术成为航空发动机发展必不可少的一项关键技术[4]。……