张朋贵，冀晓鹃,2,3,4，侯伟骜,2,3,4，卢晓亮,2,3,4

（1.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心，北京 102206；3.特种涂层材料与技术北京市重点实验室，北京 102206；4. 北矿新材科技有限公司，北京 102206）

0 引言

随着航空工业的迅猛发展，提高航空发动机涡轮前进口温度、减小结构质量、进而提高发动机推重比已成为研究的热点。目前传统的高温合金材料已开始逐步被以Si3N4、SiCf/SiC 为代表的低密度、低热膨胀系数、高强度的硅基结构陶瓷所取代。但硅基结构陶瓷在发动机高温环境下可直接与水蒸气反应生成易挥发的Si(OH)4[1,2]，从而加速了材料的腐蚀。环境障涂层(Environmental barrier coating，EBC)可以起到把硅基结构陶瓷和恶劣的发动机环境隔离开来的作用[3]。迄今为止，环境障涂层材料体系已经发展到了第3 代。其中，第一代为莫来石/YSZ 体系[4,5]。莫来石与硅基陶瓷有相近的热膨胀系数(CTE)，缓解了热不匹配引发的应力，因此具有较强抗热震能力，但莫来石容易与高温水蒸气发生反应导致涂层失效。YSZ 具有良好的耐水氧腐蚀能力，被用作莫来石涂层的保护层[6]，形成了第一代EBC 莫来石/YSZ 体系。第二代EBC 材料体系为钡锶铝硅酸盐（1-xBaO-xSrO-Al2O3-2SiO2(BSAS)，0≤x≤1)）体系。由于BSAS 与莫来石CTE 相近且其抗水氧腐蚀性也较为良好，因此可替代YSZ 成为EBC面层。与此同时，Si 作为EBC 和基材的粘结层提升了涂层与基体的结合力，构成了第二代BSAS的EBC 系统[7,8]。第三代EBC 材料体系为稀土硅酸盐(Rare-earth silicates)体系。BSAS 在1300 ℃以上的温度下会发生较大的退化，因此，通常把1300 ℃作为BSAS 体系长期工作的最高温度。……