陈举，苏倩，耿永祥，郑海忠，李贵发，杨楠

（南昌航空大学材料科学与工程学院，南昌330063）

0 引 言

燃气轮机作为一种动力装置，广泛应用于舰船推进、汽车机械、航空航天等领域，其动力来源通常是由叶片从高温高压气体中获取能量，再将其转化为机械功。涡轮叶片是燃气轮机中的重要部件，一般由抗高温氧化、腐蚀能力良好的镍基高温合金制成，作为目前承温能力最高的单晶高温合金，其承温能力已接近合金承受温度的理论极限。然而随着对发动机推重比和进口温度需求的迅速增加，在工作环境中燃气温度将超过镍基高温合金的熔点250℃以上，导致材料更快地产生热疲劳和降解，因此，研究人员研究发明了热障涂层（Thermal Barrier Coatings，简称TBCs）用以保护基体免受高温燃气损伤。

热障涂层是通过一定工艺将耐高温陶瓷材料涂覆在基体上的保护层，其发展始于20世纪50年代，美国国家航空航天局率先提出了热障涂层的概念，并将CaO-ZrO/NiCr应用于火箭飞机的喷气管。随着热障涂层的不断发展，目前航空领域普遍使用的是6%~8%氧化钇稳定氧化锆。配合使用热障涂层与内部冷却技术，可以使合金表面温度降低100~300℃，使燃气轮机能够在远高于高温合金熔点的环境中工作。因此，利用该技术来改善涡轮叶片的基体环境是切实可行的。然而，热障涂层服役环境恶劣，在外物作用、内部生长应力、相变引起的体积膨胀等多方面因素的交叉作用下，极易萌生裂纹，随着服役时长的增加，裂纹也将进一步延伸、扩展，引发剥落并导致最终失效。……