■ 温泉 李亚忠 马薏文 荆甫雷 / 中国航发研究院

高温合金将涡轮前温度从1033K提升到1323K，涡轮叶片冷却结构的设计又一次将涡轮前温度提升了几百K。但从长远来看，高温合金以及冷却结构的发展使得涡轮叶片温度承受极限再一次提升几百K将极为困难。在此情形下，热障涂层（TBC）将是一种有潜力可大幅度提升涡轮前温度的技术。

更高的涡轮进口温度始终是高性能航空发动机的不懈追求。目前，推重比10一级的航空发动机涡轮前温度已经超过1800K。未来，随着推重比需求的提高，涡轮前温度将进一步提升。当前，用于制造涡轮叶片的镍基高温合金的耐高温能力只有1373K，因此为了保证长期可靠工作，涡轮叶片普遍由镍基单晶基体、热障涂层（TBC）以及复杂气冷结构组成。其中，热障涂层是一种有效的热防护手段，它在提高涡轮前温度和延长叶片使用寿命方面成效显著，已成为高性能发动机研制的关键技术之一。

热障涂层技术概况

热障涂层技术是指将具有高耐热性、高抗腐蚀性以及低导热率的陶瓷材料以涂层的形式覆盖在热端部件表面的一种热防护技术，能够在一定程度上阻止燃气温度向基体材料传递，降低基体的工作温度，从而保障以涡轮叶片为主的热端部件在高温环境下的稳定运行，典型的热障涂层如图1所示。目前热障涂层技术已经在现役的军用、民用涡扇发动机的燃烧室、涡轮以及喷管等部件得到广泛应用，据报道，150μm厚的热障涂层可以提供约170K的降温效果。……