刘 蓉, 王雅雷*, 武囡囡, 刘怀菲, 刘如铁, 程慧聪

（1．中南大学 粉末冶金研究院，长沙 410083；2．中南林业科技大学 材料科学与工程学院，长沙 410004）

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）具有低密度、高比强、高比模、耐高温等优点，作为航空发动机热端部件不仅可减少冷却需求、改进热结构部件的耐久性，还可减轻发动机质量、提高航空发动机推力和效率，已成为高推重比航空发动机高温热材料的发展方向[1-2]。然而，在航空发动机应用环境下，SiCf/SiC复合材料存在易受水氧腐蚀及CMAS（CaO-MgO-Al2O3-SiO2）腐蚀问题，致使材料表面稳定性及性能急剧恶化[3-5]。目前最有效的途径是在SiCf/SiC复合材料构件表面制备环境障涂层（environmental barrier coatings，EBC）来提高材料及部件的环境稳定性[6]。

EBC涂层主要用来抵御航空发动机燃气环境对SiCf/SiC复合材料构件的腐蚀，同时兼具阻断和愈合裂纹、孔隙的作用，是确保SiCf/SiC复合材料构件长时稳定服役的关键[7]。稀土硅酸盐具有高熔点（ > 1800 ℃）、极低的高温氧渗透率、低热导率、低热膨胀系数、低的硅活度、低模量、低饱和蒸气压以及优良的高温化学稳定性、抗水氧腐蚀性能和抗CMAS腐蚀性能，且在高速燃气环境中具有较低的挥发率，是新一代EBC涂层体系的首选材料，也是未来高性能EBC涂层发展的重要方向[8-9]。稀土硅酸盐包括稀土单硅酸盐（RE2SiO5）和稀土焦硅酸盐（RE2Si2O7）两类。在稀土单硅酸盐中，RE原子半径较大时（RE = La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd）易形成低温相结构（X1-RE2SiO5）；RE原子半径较小时（RE = Dy、Ho、Er、Sc、Tm、Yb、Lu），稀土单硅酸盐则易形成高温相结构（X2-RE2SiO5）[10-11]。稀土单硅酸盐中，Gd2SiO5熔点高达1950 ℃，且因具有独特的半满带核外电子分布，仅以X1相单硅酸盐结构存在，拥有良好的高温结构稳定性[12]。另……