韩 圣 辉， 张 晶 晶， 王 志 强， 林 海

( 大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034 )

0 引 言

航空发动机和燃气轮机的制造水平是衡量一个国家在先进工业制造水平高低的主要评判条件。目前国际上较先进的燃气轮机燃烧温度已经超过1 500 ℃，未来的重型燃气轮机燃烧温度目标是1 700 ℃以上。到目前为止，为了降低高温对燃气轮机的影响，提高燃气轮机使用时长，科研人员采取了提高高温叶片耐受温度、气膜冷却的方法。但这两种方法遇到了高温合金提升空间越来越小和气膜冷却导致燃机能效降低的瓶颈问题。目前采用的较为有效的方式是在燃气轮机的高温部件表面喷涂一层具备低热导率、高熔点、高相稳定性、高热膨胀系数、低弹性模量、高强度和高硬度的热障涂层，除此之外还应具备优良的耐腐蚀性和较低的烧结速率。目前，能够基本满足这些综合性能要求的材料体系为YSZ。等离子喷涂制备的YSZ热障涂层具有高强度、耐腐蚀、导热率低等优良特性，且与高温合金有着相近的热膨胀系数，在航空发动机的叶片、燃烧室和尾喷管等高温部件得到广泛应用[1-2]。但随着航空发动机推重比不断提高，对热障涂层抗高温腐蚀的要求也进一步提高，且在服役过程中空气中的灰尘和砂石等杂质会造成类似火山灰环境下的钙镁铝硅酸盐(一般成分为33CaO-9MgO-12Al2O3-45SiO2，CMAS)熔融玻璃腐蚀，当温度低于CMAS熔点时，在气流作用下，CMAS会对涂层造成固体冲击破坏；当温度高于CMAS熔点时，熔融态CMAS会从涂层孔隙和微裂纹之间渗入并对涂层产生物理破坏作用，同时熔融CMAS和涂层之间会发生化学反应，引起ZrO2晶相转变，最终导致涂层失效[3]。……