梁锐辉 ,钟 鑫 ,洪 督 ,黄利平 ,吴一鸣 ,赵芳霞 ,牛亚然,张振忠,郑学斌

（1.中国科学院上海硅酸盐研究所，上海 200050；2.南京工业大学 材料科学与工程学院，南京 211816）

陶瓷基复合材料（ceramic matrix composites，CMCs）具有优异的热力学性能和较低的密度，是新一代高推重比航空发动机热端部件的关键结构材料。在高温干燥氧化环境中，陶瓷基复合材料表面能形成SiO2保护膜来抵御氧化物质的侵蚀[1]。然而，航空发动机服役环境中存在高温水蒸气、熔盐等腐蚀性介质，会与CMCs 表面上的SiO2保护层发生反应，导致其性能迅速衰退[2]。环境障涂层（environment barrier coatings，EBCs）可将陶瓷基复合材料与服役环境中的腐蚀介质隔离开来，实现保护基体材料的目的[3]。

稀土硅酸盐材料具有良好的相稳定性、优异的耐蚀性能、与基体匹配的热膨胀系数等特点，是最具有应用潜力的环境障涂层材料[4]，但稀土硅酸盐涂层在制备过程中易形成孔隙和裂纹等缺陷、分解产生的氧化物第二相会影响涂层的服役性能[5-8]。为提高EBCs 的耐久性，美国国家宇航局的研究人员开发了稀土硅酸盐/Si、稀土硅酸盐/莫来石/Si 等涂层体系[3]。Richards 等[9]研究了Yb2SiO5/莫来石/ Si 涂层在1316 ℃水氧腐蚀条件下的失效机理，发现腐蚀性物质随面层的贯穿裂纹进入内部，使硅黏结层氧化形成组分为β-SiO2的热生长氧化 物（thermally grown oxide，TGO），β-SiO2向α-SiO2相转变时伴随着较大的体积变化，从而产生大量微裂纹，加速涂层失效。Li 等[10]设计的LaMgAl11O19/Yb2SiO5/Si 涂层在1300 ℃水氧腐蚀条件下展现良好的耐蚀性能。Guo 等[11]提出Hf0.84Y0.16O1.92/Yb2SiO5/Si 涂层在1300 ℃空气环境中具有良好的稳定性。Wu 等[12]采用PS-PVD技术制备的Yb2Si2O7/Si 涂层则在1300～1450 ℃水蒸气环境具有较好的服役性能。……