金圣皓，王博翔，赵长颖

(上海交通大学，上海 200240)

随着效率和功率需求的不断提高，航空发动机、燃气轮机不可避免地向着高工作温度、高推重比和高流量比的方向发展[1]。在高温工作条件下，燃气轮机工作叶片将承受较大的热负荷，此时热防护问题将变得至关重要。热障涂层（Thermal barrier coatings，TBCs）是一种具有良好热力性能的复合材料，其具有导热率低、抗热冲击及抗高温腐蚀的优良性能，这些性能使得该结构能够实现良好的隔热效果，降低基底材料的热流密度和工作温度。目前TBCs 已被广泛用于燃气轮机中高压导向叶片、涡轮转子叶片、喷嘴以及燃烧室腔体壁面等热端部件的高温防护上。

热障涂层应用于燃气轮机热防护始于20 世纪50 年代，经过半个多世纪的发展，目前TBCs 已具有一些固定的结构和成熟的制备技术。在结构方面，现今常见的热障涂层主要包括双层TBCs，多层TBCs 和功能梯度TBCs[2]。其中双层TBCs 是目前应用最为广泛的结构，由于制备技术相对成熟。目前该结构已广泛应用于工业生产[2]。双层TBCs 结构主要由陶瓷-金属两层组成，其中顶部的陶瓷涂层起到主要隔热作用，底部的金属黏结层则起到防止顶部隔热涂层从合金基底脱落及抗高温氧化的作用；多层TBCs 则是在双层结构的基础上加入了封阻层、隔热层等提高隔热性能的结构，但由于这种结构对TBCs 的抗震性能改善不大，且制备工艺复杂，因此在实际生产应用中并未广泛应用；功能梯度TBCs 则是一种由先进的材料复合技术制备的性能和功能沿厚度方向呈梯度变化的材料，这种新型的TBCs 结构能够较好地解决传统双层TBCs 存在的层间热膨胀系数和弹性模量不匹配的问题。……